微服務架構中的自動化測試與佈署策略

– 12 分鐘閱讀

隨著微服務架構的普及，如何有效地測試和佈署微服務成為了開發團隊面臨的重要挑戰。本文將深入探討如何利用 Jest 和 Playwright 等工具進行自動化測試，並結合 CI/CD 流程實作微服務的持續佈署。同時，也將探討如何監控微服務的健康狀態，確保系統的可靠性和還原力。文章將以 FlixTube 應用程式為例，逐步講解如何在本地 Kubernetes 和生產環境中進行佈署和測試。

自動化測試

自動化測試是指使用工具和指令碼來自動執行測試任務。這可以節省大量的人工成本和時間，並且可以確保測試的覆寫率和準確性。常見的自動化測試工具包括Jest、Pytest等。

Jest簡介

Jest是一個流行的JavaScript測試框架。它提供了豐富的API和強大的測試功能，包括單元測試、整合測試等。Jest也支援Live Reload功能，可以在程式碼修改後立即重新執行測試。

安裝Jest

要使用Jest，首先需要安裝它。這可以透過npm或yarn等套件管理工具來完成。

撰寫第一個Jest測試

下面是一個簡單的Jest測試範例：

// math.js
function add(a, b) {
  return a + b;
}

// math.test.js
const math = require('./math');

test('add function', () => {
  expect(math.add(1, 2)).toBe(3);
});

在這個範例中，我們定義了一個簡單的加法函式add，然後撰寫了一個測試使用案例來驗證它的正確性。

執行測試

要執行測試，可以使用Jest命令列工具。例如：

jest

這將會自動執行所有測試使用案例，並顯示測試結果。

Live Reload

Jest也支援Live Reload功能，可以在程式碼修改後立即重新執行測試。這可以大大提高開發效率。

解釋測試失敗

當測試失敗時，Jest會提供詳細的錯誤訊息，以幫助開發人員快速定位和修復錯誤。

Jest與npm

Jest也可以與npm整合使用。例如，可以在package.json檔案中定義一個指令碼來執行Jest測試：

"scripts": {
  "test": "jest"
}

這樣就可以使用npm run test命令來執行Jest測試。

Mocking

在單元測試中，往往需要模擬外部依賴關係，以隔離被測試的單元。Jest提供了強大的Mocking功能，可以幫助開發人員模擬外部依賴關係。

成果

透過使用Jest和其他自動化測試工具，可以大大提高軟體開發的效率和品質。同時，也可以確保程式碼的正確性和穩定性。

微服務的單元測試

單元測試是確保微服務中個別元件功能正常運作的重要步驟。下面，我們將探討如何為微服務建立單元測試，特別是使用 Jest 這個流行的測試框架。

建立單元測試

要建立單元測試，首先需要了解被測試的元件。例如，如果我們有一個 metadata 微服務，需要確保它能夠正確地處理和傳回資料。使用 Jest，可以輕鬆地建立和執行單元測試。

使用 Jest 建立單元測試

Jest 是一個由 Facebook 開發的 JavaScript 測試框架，廣泛用於 React 和 Node.js 專案中。它提供了豐富的 API 和外掛，使得建立和執行測試變得非常簡單。

// metadata.service.js
class MetadataService {
  async getMetadata() {
    // 傳回metadata資料
  }
}

module.exports = MetadataService;

// metadata.service.test.js
const MetadataService = require('./metadata.service');

describe('MetadataService', () => {
  it('should return metadata', async () => {
    const service = new MetadataService();
    const metadata = await service.getMetadata();
    expect(metadata).toBeDefined();
  });
});

執行測試

建立好測試後，需要執行它們以確保所有功能都正常工作。Jest 提供了命令列工具，可以輕鬆地執行測試。

jest

成果

透過建立和執行單元測試，我們可以確保微服務中的個別元件功能正常運作，這對於保證整體系統的穩定性和可靠性至關重要。

整合測試

整合測試是另一種重要的測試型別，旨在驗證多個元件之間的互動是否正確。下面，我們將探討如何為微服務建立整合測試。

測試程式碼

首先，需要準備好被測試的程式碼。假設我們有一個需要與 MongoDB 資料函式庫互動的微服務。

執行 MongoDB 資料函式庫

在執行整合測試之前，需要確保 MongoDB 資料函式庫正在執行。

docker run -d --name mongodb -p 27017:27017 mongo

載入資料函式庫固定資料

為了使測試更可靠，需要載入一些固定資料到資料函式庫中。

// loadFixtures.js
const mongoose = require('mongoose');

async function loadFixtures() {
  await mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/test');
  // 載入固定資料
}

module.exports = loadFixtures;

建立整合測試

使用 Jest，可以輕鬆地建立整合測試。

// metadata.integration.test.js
const MetadataService = require('./metadata.service');
const loadFixtures = require('./loadFixtures');

describe('MetadataService Integration Test', () => {
  beforeAll(async () => {
    await loadFixtures();
  });

  it('should return metadata', async () => {
    const service = new MetadataService();
    const metadata = await service.getMetadata();
    expect(metadata).toBeDefined();
  });
});

執行整合測試

建立好整合測試後，需要執行它們以確保多個元件之間的互動是否正確。

jest

成果

透過建立和執行整合測試，我們可以確保微服務中的多個元件之間的互動是否正確，這對於保證整體系統的穩定性和可靠性至關重要。

端對端測試

端對端測試是驗證整個系統從前端到後端的所有功能是否正確工作的一種測試。下面，我們將探討如何為微服務建立端對端測試。

為什麼選擇 Playwright？

Playwright 是一個相對較新的端對端測試框架，但它提供了許多優勢，包括快速、可靠和易於使用。

安裝 Playwright

首先，需要安裝 Playwright。

npm install --save-dev playwright

設定 Playwright

安裝好 Playwright 後，需要設定它。

// playwright.config.js
module.exports = {
  // 組態項
};

建立端對端測試

使用 Playwright，可以輕鬆地建立端對端測試。

// metadata.e2e.test.js
const { test, expect } = require('@playwright/test');

test('should return metadata', async ({ page }) => {
  await page.goto('http://localhost:3000/metadata');
  const metadata = await page.textContent('.metadata');
  expect(metadata).toBeDefined();
});

執行端對端測試

建立好端對端測試後，需要執行它們以確保整個系統的所有功能是否正確工作。

npx playwright test

成果

透過建立和執行端對端測試，我們可以確保整個系統從前端到後端的所有功能是否正確工作，這對於保證整體系統的穩定性和可靠性至關重要。

自動化測試與CI/CD管道

在軟體開發的過程中，自動化測試和CI/CD管道扮演著非常重要的角色。自動化測試可以幫助我們快速地驗證程式碼的正確性，而CI/CD管道則可以自動化整個軟體的建置、測試、佈署的過程。

9.9 自動化測試在CI/CD管道中的應用

在CI/CD管道中，自動化測試是非常重要的一部分。透過自動化測試，我們可以快速地驗證程式碼的正確性，並且可以及早地發現問題。這樣可以幫助我們提高軟體的品質，減少bug的出現。

9.10 測試回顧

在前面的章節中，我們學習瞭如何使用Playwright進行端對端測試。透過Playwright，我們可以模擬使用者的行為，驗證軟體的正確性。同時，我們也學習瞭如何使用npm來invoke Playwright。

9.11 繼續學習

自動化測試和CI/CD管道是軟體開發中非常重要的知識。在未來的學習中，我們會繼續深入探討這些知識，學習更多關於自動化測試和CI/CD管道的內容。

佈署FlixTube

在前面的章節中，我們已經完成了FlixTube的開發。現在，是時候來佈署FlixTube了。

10.1 沒有新工具！

在佈署FlixTube的過程中，我們不需要使用任何新的工具。透過前面的學習，我們已經掌握了足夠的知識，可以使用現有的工具來佈署FlixTube。

10.2 取得程式碼

首先，我們需要取得FlixTube的程式碼。透過git，我們可以輕鬆地取得程式碼，並開始佈署的過程。

10.3 回顧基本技能

在佈署FlixTube的過程中，我們需要回顧一些基本技能。例如，如何使用git、如何組態伺服器等。透過回顧這些基本技能，我們可以確保佈署的過程順暢進行。

10.4 FlixTube概覽

FlixTube是一個簡單的影片分享平臺。透過FlixTube，使用者可以輕鬆地分享和觀看影片。同時，FlixTube也提供了一些基本的功能，例如使用者註冊、登入等。透過這些功能，FlixTube可以提供一個良好的使用者經驗。

  flowchart TD
    A[取得程式碼] --> B[組態伺服器]
    B --> C[佈署FlixTube]
    C --> D[測試和驗證]
    D --> E[佈署完成]

圖表翻譯：

上述流程圖展示了佈署FlixTube的過程。首先，我們需要取得FlixTube的程式碼。然後，我們需要組態伺服器，以便佈署FlixTube。接下來，我們需要佈署FlixTube，並進行測試和驗證。最後，當所有步驟完成後，佈署就完成了。

內容解密：

在上述流程圖中，每個步驟都非常重要。取得程式碼是第一步，這樣我們才能夠開始佈署的過程。組態伺服器是第二步，這樣我們才能夠提供一個穩定的環境來佈署FlixTube。佈署FlixTube是第三步，這樣我們才能夠提供一個可用的平臺給使用者。測試和驗證是第四步，這樣我們才能夠確保FlixTube的正確性和可靠性。當所有步驟完成後，佈署就完成了。

FlixTube 微服務架構概覽

FlixTube 是一個根據微服務架構的應用程式，旨在提供一個高可擴充套件性和高用性的影片分享平臺。下面，我們將深入探討 FlixTube 的微服務架構，包括其專案結構、開發環境、測試方法以及核心元件。

10.5 在開發環境中執行 FlixTube

要執行 FlixTube，需要先了解其微服務架構的組成。FlixTube 由多個微服務組成，每個微服務負責不同的功能。下面，我們將介紹如何在開發環境中執行 FlixTube 的個別微服務以及整個應用程式。

啟動個別微服務

在開發環境中，啟動個別微服務可以幫助我們快速測試和除錯特定的功能。例如，要啟動使用者管理微服務，可以使用以下命令：

npm run start:users

這將啟動使用者管理微服務，並使其可透過 http://localhost:3001/users 存取。

啟動整個 FlixTube 應用程式

要啟動整個 FlixTube 應用程式，需要啟動所有的微服務。可以使用以下命令：

npm run start:all

這將啟動所有的微服務，並使整個 FlixTube 應用程式可透過 http://localhost:3000 存取。

10.6 在開發環境中測試 FlixTube

測試是軟體開發中的一個重要步驟。FlixTube 提供了多種測試方法，包括單元測試、整合測試和端對端測試。

使用 Jest 測試微服務

Jest 是一個流行的 JavaScript 測試框架。FlixTube 使用 Jest 進行單元測試和整合測試。例如，要測試使用者管理微服務，可以使用以下命令：

npm run test:users

這將執行使用者管理微服務的所有測試案例。

使用 Playwright 測試應用程式

Playwright 是一個流行的端對端測試框架。FlixTube 使用 Playwright 進行端對端測試。例如，要測試整個 FlixTube 應用程式，可以使用以下命令：

npm run test:e2e

這將執行整個 FlixTube 應用程式的所有端對端測試案例。

10.7 FlixTube 深度剖析

FlixTube 的核心元件包括資料函式庫、儲存微服務和閘道器。下面，我們將深入探討這些核心元件。

資料函式庫固定資料

資料函式庫固定資料是指在資料函式庫中預先填充的資料。FlixTube 使用資料函式庫固定資料來初始化其資料函式庫。例如，可以使用以下命令來填充使用者管理微服務的資料函式庫：

npm run db:seed:users

這將填充使用者管理微服務的資料函式庫中預先定義的資料。

模擬儲存微服務

模擬儲存微服務是指在測試環境中模擬儲存微服務的行為。FlixTube 使用模擬儲存微服務來測試其與儲存微服務之間的互動。例如，可以使用以下命令來模擬儲存微服務：

npm run mock:storage

這將模擬儲存微服務的行為，並使其可透過 http://localhost:3002/storage 存取。

閘道器

閘道器是 FlixTube 的入口點，負責將請求路由到相應的微服務。FlixTube 使用閘道器來實作負載平衡和路由。例如，可以使用以下命令來啟動閘道器：

npm run start:gateway

這將啟動閘道器，並使其可透過 http://localhost:3000 存取。

以上就是 FlixTube 微服務架構的概覽。透過瞭解 FlixTube 的專案結構、開發環境、測試方法以及核心元件，可以幫助我們更好地理解和使用 FlixTube。

佈署 FlixTube 到本地 Kubernetes

為了將 FlixTube 佈署到本地 Kubernetes，我們需要先滿足一些前置條件。首先，確保您已經安裝了 Docker 和 Kubernetes 的本地開發環境，例如 Minikube 或 Docker Desktop。

前置條件

  • 安裝 Docker 和 Kubernetes 的本地開發環境
  • 確保您的機器上已經安裝了 kubectl 命令列工具

本地佈署

  1. 啟動本地 Kubernetes 叢集：使用 Minikube 或 Docker Desktop 啟動您的本地 Kubernetes 叢集。
  2. 建立 FlixTube 專案：建立一個新的目錄，並將 FlixTube 的原始碼複製到該目錄中。
  3. 構建 Docker 映象：使用 Dockerfile 構建 FlixTube 的 Docker 映象。
  4. 佈署到 Kubernetes：使用 kubectl 命令將 FlixTube 佈署到您的本地 Kubernetes 叢集中。
# 啟動本地 Kubernetes 叢集
minikube start

# 建立 FlixTube 專案
mkdir flixtube
cd flixtube

# 構建 Docker 映象
docker build -t flixtube.

# 佈署到 Kubernetes
kubectl apply -f deployment.yaml

測試本地佈署

  1. 檢查佈署狀態：使用 kubectl 命令檢查 FlixTube 佈署的狀態。
  2. 存取 FlixTube：使用 kubectl 命令將 FlixTube 的服務暴露給外部存取。
# 檢查佈署狀態
kubectl get deployments

# 存取 FlixTube
kubectl port-forward svc/flixtube 8080:80 &

刪除本地佈署

  1. 刪除佈署：使用 kubectl 命令刪除 FlixTube 的佈署。
  2. 停止本地 Kubernetes 叢集：使用 Minikube 或 Docker Desktop 停止您的本地 Kubernetes 叢集。
# 刪除佈署
kubectl delete deployment flixtube

# 停止本地 Kubernetes 叢集
minikube stop

手動佈署 FlixTube 到生產環境

為了將 FlixTube 佈署到生產環境，我們需要先滿足一些前置條件。首先，確保您已經擁有一個雲端平臺的帳戶，例如 Google Cloud Platform 或 Amazon Web Services。

前置條件

  • 擁有一個雲端平臺的帳戶
  • 確保您的機器上已經安裝了 kubectl 命令列工具

生產佈署

  1. 建立生產環境：建立一個新的雲端平臺的專案，並建立一個 Kubernetes 叢集。
  2. 構建 Docker 映象：使用 Dockerfile 構建 FlixTube 的 Docker 映象。
  3. 佈署到 Kubernetes：使用 kubectl 命令將 FlixTube 佈署到您的生產環境的 Kubernetes 叢集中。
# 建立生產環境
gcloud projects create flixtube-prod

# 構建 Docker 映象
docker build -t gcr.io/flixtube-prod/flixtube.

# 佈署到 Kubernetes
kubectl apply -f deployment.yaml

測試生產佈署

  1. 檢查佈署狀態：使用 kubectl 命令檢查 FlixTube 佈署的狀態。
  2. 存取 FlixTube：使用 kubectl 命令將 FlixTube 的服務暴露給外部存取。
# 檢查佈署狀態
kubectl get deployments

# 存取 FlixTube
kubectl port-forward svc/flixtube 8080:80 &

刪除生產佈署

  1. 刪除佈署：使用 kubectl 命令刪除 FlixTube 的佈署。
  2. 刪除雲端平臺的專案：使用雲端平臺的命令列工具刪除您的專案。
# 刪除佈署
kubectl delete deployment flixtube

# 刪除雲端平臺的專案
gcloud projects delete flixtube-prod

微服務的持續佈署與健康監控

在微服務架構中，持續佈署（Continuous Deployment）是一個關鍵的步驟，能夠確保新功能和修復快速地佈署到生產環境。然而，在實踐中，我們需要考慮多個因素，以確保微服務的健康和穩定。

持續佈署的前置條件

在開始實施持續佈署之前，我們需要滿足一些基本條件。首先，我們需要設立自己的程式碼倉函式庫（Code Repository），以便儲存和管理所有的程式碼變更。接下來，我們需要佈署基礎設施（Infrastructure），以支援微服務的執行。

持續佈署流程

在實施持續佈署時，我們可以為每個微服務建立一個獨立的佈署流程（CD Pipeline）。這樣可以確保每個微服務都能夠獨立地進行佈署和更新，而不會影響到其他微服務。

測試持續佈署流程

在建立好持續佈署流程後，我們需要進行測試，以確保流程的正確性和可靠性。這包括了單元測試、整合測試和功能測試等多個層面。

在未來，微服務架構將繼續演進和發展。隨著技術的進步和需求的變化，微服務將需要更加強大的管理和監控能力，以確保其健康和穩定。

微服務的健康監控

健康監控是微服務管理的一個重要方面。它涉及到對微服務的效能、日誌和錯誤進行監控和分析，以便快速地發現和解決問題。

日誌管理

在微服務中，日誌管理是一個重要的環節。它涉及到對日誌進行收集、儲存和分析，以便快速地發現和解決問題。

錯誤處理

錯誤處理是微服務管理的一個重要方面。它涉及到對錯誤進行捕捉、分析和解決，以便快速地還原微服務的正常執行。

監控和管理

監控和管理是微服務健康的關鍵。它涉及到對微服務的效能、日誌和錯誤進行監控和分析，以便快速地發現和解決問題。

微服務的可靠性與還原力

在微服務架構中，各個服務之間的互相依賴使得系統的可靠性和還原力變得尤為重要。當一個服務出現問題時，可能會對整個系統產生連鎖反應，從而影響到使用者經驗和業務營運。因此，實作微服務的可靠性和還原力是保證系統穩定性和高可用性的關鍵。

微服務架構的普及驅動了對自動化測試和可靠性工程的高度重視。本文涵蓋了從單元測試、整合測試、端對端測試到 CI/CD 管道整合，以及佈署到本地和生產 Kubernetes 環境的完整流程，展現了建構現代化應用程式的最佳實踐。然而，微服務架構的複雜性也帶來了測試和佈署上的挑戰，尤其是在多個服務之間的依賴關係管理和錯誤處理方面。技術團隊應著重於建立完善的監控和日誌系統，並實施斷路器等機制，才能有效提升微服務的可靠性和還原力。隨著服務網格等技術的發展，我們預見微服務的可觀測性和管理效率將進一步提升，進而降低建構和維護複雜分散式系統的門檻。玄貓認為，掌握這些關鍵技術將成為未來軟體工程師的必備技能。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。