從效能評估到安全左移的DevSecOps實踐

在追求快速交付的 DevOps 文化中，應用程式的非功能性需求，特別是效能與安全性，已成為決定專案成敗的關鍵。若缺乏對系統響應能力與負載承受度的評估，或將安全審核置於開發週期的末端，都可能導致嚴重的部署瓶頸與營運風險。本文旨在從實務角度切入，首先說明如何利用 Postman 這類普遍的 API 工具進行基礎的效能測試，透過模擬連續請求來識別潛在的效能問題。隨後，文章將深入探討 DevSecOps 的核心理念，闡述如何將安全性從傳統的被動審核轉變為主動、自動化的整合實踐。我們將以 Chef InSpec 為例，展示如何將合規性要求化為程式碼，在基礎設施部署的早期階段即時驗證其安全性，從而真正實現敏捷與穩固兼具的現代化開發流程。

應用程式效能評估：Postman 的實踐應用

本節將探討如何利用 Postman 這款廣泛使用的 API 測試工具，來進行應用程式的效能評估，特別是針對 API 的響應時間和負載能力。

效能指標與測試類型

應用程式的效能是衡量其品質的重要維度，主要體現在以下幾個方面：

響應時間 (Response Times): 應用程式或 API 在接收請求後，返回回應所需的時間。
資源利用率: 應用程式在運行時消耗的 CPU、記憶體和網路帶寬等系統資源。
錯誤率 (Error Rates): 在特定負載下，應用程式返回錯誤的頻率。
吞吐量 (Throughput): 應用程式在單位時間內能夠處理的請求數量（每秒請求數, Requests Per Second）。

基於這些指標，效能測試可以細分為多種類型，包括：

負載測試 (Load Tests): 模擬正常或預期的用戶負載，評估系統在該負載下的表現。
壓力測試 (Stress Tests): 將系統推向極限，找出其崩潰點和最大處理能力。
擴展性測試 (Scalability Tests): 評估系統在增加資源（如服務器數量）後，效能是否能相應提升。

Postman 在 API 效能評估中的角色

雖然 Postman 主要設計用於功能性 API 測試，但它也能提供關於 API 效能的初步洞察。

單一請求執行時間: 當您在 Postman 中單獨測試一個 API 請求時，工具會顯示該請求的執行時間。這能讓您快速了解單個 API 調用的基本響應速度。
Collection Runner 的模擬負載: Postman 的 Collection Runner 功能允許您執行一個請求集合中的所有請求，並設定重複執行的次數（Iterations）。通過設定較高的迭代次數，您可以模擬多個並發連接或連續調用 API 的場景，從而初步評估 API 在一定負載下的表現。
- 配置: 在 Collection Runner 中，您可以指定要執行的請求集合、迭代次數以及每次迭代的延遲時間等參數。
- 結果分析: Runner 會記錄每次請求的執行時間。通過匯總和分析這些數據，您可以識別出哪些 API 調用耗時較長，是否存在潛在的效能瓶頸。

執行 Postman 效能測試的步驟

準備 API 請求集合: 在 Postman 中創建一個包含您想要測試的 API 請求的 Collection。
配置 Collection Runner:
- 打開 Collection Runner。
- 選擇您的 Collection。
- 設定「Iterations」的數值，例如 100 或更高，以模擬多個調用。
- 根據需要配置其他參數，如延遲時間。
運行測試: 點擊「Run」按鈕啟動 Collection Runner。
分析結果: Runner 執行完畢後，會顯示每次請求的執行時間、成功/失敗次數等指標。您可以檢查這些數據，找出響應時間異常長的請求，這可能指示了 API 存在效能問題。

視覺化 Postman 效能測試流程

以下圖示展示了如何在 Postman 中利用 Collection Runner 進行 API 效能的初步評估。

@startuml
!define DISABLE_LINK
!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_

skinparam dpi auto
skinparam shadowing false
skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100

title Postman API Performance Testing with Collection Runner

package "Postman Application" {
  component "Postman UI" as POSTMAN_UI
  artifact "API Request Collection" as API_COLLECTION
}

package "Collection Runner" {
  component "Runner Configuration" as RUNNER_CONFIG
  component "Iteration Loop" as ITERATION_LOOP
  component "Individual Request Execution" as REQUEST_EXECUTION
}

package "Performance Metrics" {
  artifact "Execution Time per Request" as EXEC_TIME
  artifact "Total Iterations" as TOTAL_ITERATIONS
  artifact "Success/Failure Count" as SUCCESS_FAILURE
}

POSTMAN_UI --> API_COLLECTION : Select Collection
POSTMAN_UI --> RUNNER_CONFIG : Configure Iterations & Parameters
RUNNER_CONFIG --> ITERATION_LOOP : Sets Number of Loops

ITERATION_LOOP --> REQUEST_EXECUTION : Executes Each Request
REQUEST_EXECUTION --> API_COLLECTION : Calls API Endpoint
REQUEST_EXECUTION --> EXEC_TIME : Measures Response Time

REQUEST_EXECUTION --> SUCCESS_FAILURE : Records Outcome

ITERATION_LOOP --> TOTAL_ITERATIONS : Tracks Loop Completion

REQUEST_EXECUTION --> EXEC_TIME : Collects Data
REQUEST_EXECUTION --> SUCCESS_FAILURE : Collects Data

RUNNER_CONFIG --> POSTMAN_UI : Displays Results
POSTMAN_UI --> EXEC_TIME : Shows Individual Times
POSTMAN_UI --> SUCCESS_FAILURE : Shows Summary Stats

note left of RUNNER_CONFIG
  Simulates concurrent
  or repeated API calls.
end note

note right of EXEC_TIME
  Key metric for identifying
  performance bottlenecks.
end note

@enduml

看圖說話：

此圖示描繪了使用 Postman Collection Runner 進行 API 效能測試的過程。

Postman Application: 在 Postman UI 中，用戶選擇一個 API Request Collection。
Collection Runner Configuration: 通過 Runner Configuration，用戶可以設定 Iterations（迭代次數）和其他測試參數。
Iteration Loop: 設置的迭代次數啟動一個 Iteration Loop，該循環會多次執行集合中的請求。
Individual Request Execution: 在每一次循環中，Individual Request Execution 會調用 API 端點。
Performance Metrics: 在請求執行過程中，會記錄 Execution Time per Request 和 Success/Failure Count。Total Iterations 則追蹤循環的完成情況。
Results Display: 最終，Runner Configuration 將收集到的數據匯總，並在 Postman UI 中顯示，包括每次請求的詳細執行時間和整體成功率。

通過分析這些數據，開發者可以識別出響應時間較長的 API 端點，進而進行進一步的效能優化。

DevSecOps：將安全融入 DevOps 流程

本章節將深入探討 DevSecOps 的理念與實踐，旨在將安全性深度整合至 DevOps 的開發、測試與部署流程中，以應對快速迭代環境下的安全挑戰。

DevOps 的安全缺口與 DevSecOps 的興起

傳統的 DevOps 文化強調開發 (Dev) 與營運 (Ops) 之間的協作與自動化，透過 CI/CD 管道和基礎設施即代碼 (IaC) 來加速應用程式和基礎設施的交付。然而，這種快速迭代的模式若缺乏安全性的早期介入，往往會導致以下問題：

部署瓶頸: 安全團隊可能因審核流程而成為部署的瓶頸，延緩了交付週期。
後期發現安全問題: 安全漏洞可能直到應用程式或基礎設施部署後期才被發現，修復成本高昂且風險巨大。

為了解決這些問題，DevSecOps 文化應運而生。DevSecOps 並非一個獨立的流程，而是將安全性視為 DevOps 流程不可或缺的一部分，強調「安全左移」(Shift Left Security)。其核心理念是將安全考量和實踐，從專案的早期設計階段就融入其中，並透過自動化工具在 CI/CD 管道中持續驗證安全合規性。

DevSecOps 的目標是實現：

早期安全介入: 開發者、營運者與安全專家緊密協作，從專案初期就納入安全設計。
自動化安全驗證: 在 CI/CD 管道中自動執行安全掃描、合規性檢查和漏洞評估，確保每次交付的品質與安全。
持續安全保障: 確保應用程式和基礎設施在整個生命週期中都保持高度安全性，同時不犧牲 DevOps 的敏捷性。

本章節重點探討的 DevSecOps 實踐

本章節將聚焦於 DevSecOps 的兩項關鍵實踐：

Azure 基礎設施合規性測試: 學習如何使用 Chef InSpec 工具來驗證部署在 Azure 上的基礎設施是否符合企業的安全策略和合規要求。
敏感數據安全管理: 探討如何使用 HashiCorp Vault 來安全地管理和保護應用程式及基礎設施中的敏感資訊（如密碼、API 金鑰、憑證）。

Chef InSpec：自動化基礎設施合規性測試

在 DevOps 中，基礎設施即代碼 (IaC) 是一種常見實踐，它允許我們透過程式碼來定義和部署雲端基礎設施。然而，自動化部署的基礎設施是否真正符合企業的安全性與功能性規範，是一個關鍵問題。

為了解決這個問題，我們需要自動化的基礎設施測試來驗證：

架構符合性: 部署的基礎設施是否與應用程式和企業的架構規格一致。
安全策略應用: 企業的安全政策是否已正確應用於基礎設施的各個層面。

雖然可以透過雲端提供商的 CLI 工具（如 Azure CLI 或 Azure PowerShell）來編寫測試腳本，但這通常需要大量的程式碼，且受限於特定語言。

Chef InSpec 是一個開源工具，專門用於編寫和執行聲明式的基礎設施合規性測試。其主要優勢包括：

聲明式語法: 使用類似 Ruby 的語法，無需學習全新的腳本語言，只需描述期望的系統狀態即可。
跨平台支援: 不僅能測試本地和遠端伺服器，還支援測試 Azure、AWS、GCP 等雲端基礎設施。
易於安裝與使用: 透過 Ruby 環境即可安裝，並能快速上手編寫測試。

InSpec 的安裝與基本概念

前置條件: InSpec 需要安裝 Ruby (版本 2.4 或更高)。
安裝方式:
- 手動安裝: 直接透過 Ruby 的 gem 套件管理器進行安裝。
- 腳本安裝: 使用提供的安裝腳本。
- 套件管理器: 在 Windows 上可使用 Chocolatey (choco install inspec -y)，在 Linux 上可使用對應的包管理器。

InSpec 的核心思想是定義「控制」(Controls)，每個 Control 都包含一個或多個「檢查」(Inspec)。檢查用於驗證系統的特定屬性，例如：

describe file('/etc/ssh/sshd_config') do its('mode') { should cmp '0600' } end - 檢查 SSH 設定檔的權限。
describe port(80) do its('protocols') { should include 'tcp' } end - 檢查 80 埠是否開啟並監聽 TCP 協定。

透過編寫這些聲明式的測試，我們可以確保部署的基礎設施始終處於期望的安全狀態。

視覺化 DevSecOps 與 InSpec 的整合

以下圖示展示了 DevSecOps 的理念，以及 Chef InSpec 如何在其中扮演驗證基礎設施合規性的角色。

@startuml
!define DISABLE_LINK
!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_

skinparam dpi auto
skinparam shadowing false
skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100

title DevSecOps Integration with Chef InSpec

package "DevOps Lifecycle" {
  component "Plan & Code" as PLAN_CODE
  component "Build & Test" as BUILD_TEST
  component "Release & Deploy" as RELEASE_DEPLOY
  component "Operate & Monitor" as OPERATE_MONITOR
}

package "DevSecOps Integration Points" {
  component "Security Requirements" as SEC_REQ
  component "Automated Security Testing" as AUTO_SEC_TEST
  component "Infrastructure as Code (IaC)" as IAC
  component "Compliance as Code (CaC)" as CAC
}

package "Chef InSpec" {
  component "InSpec Engine" as INSPEC_ENGINE
  artifact "InSpec Profiles (Tests)" as INSPEC_PROFILES
  component "Target Environment (Azure)" as TARGET_ENV
}

PLAN_CODE --> SEC_REQ : Define Security Standards
PLAN_CODE --> IAC : Code Infrastructure
IAC --> BUILD_TEST : Infrastructure Definition

BUILD_TEST --> AUTO_SEC_TEST : Run IaC Tests
AUTO_SEC_TEST --> CAC : Use Compliance as Code
CAC --> INSPEC_PROFILES : Write InSpec Tests
INSPEC_PROFILES --> INSPEC_ENGINE : Load Test Definitions

INSPEC_ENGINE --> TARGET_ENV : Execute Compliance Checks
TARGET_ENV --> INSPEC_ENGINE : Return State Information
INSPEC_ENGINE --> AUTO_SEC_TEST : Report Compliance Status

AUTO_SEC_TEST --> RELEASE_DEPLOY : Quality Gate for Deployment
RELEASE_DEPLOY --> OPERATE_MONITOR : Secure Deployment & Monitoring

note left of CAC
  Treating compliance
  like code.
end note

note right of INSPEC_ENGINE
  Verifies infrastructure
  against defined policies.
end note

@enduml

看圖說話：

此圖示闡述了 DevSecOps 的核心流程，並突顯了 Chef InSpec 在其中扮演的關鍵角色。

在 DevOps Lifecycle 中，從 Plan & Code 開始，就納入了 Security Requirements，並使用 Infrastructure as Code (IaC) 來定義基礎設施。

在 Build & Test 階段，IaC 定義被用於基礎設施的自動化部署。同時，Automated Security Testing 被執行，其中 Compliance as Code (CaC) 的理念被體現。Chef InSpec 的 InSpec Profiles（包含測試規則）被載入到 InSpec Engine 中。

InSpec Engine 接著連接到 Target Environment (Azure)，執行合規性檢查，並將結果反饋給 Automated Security Testing 模組。

Automated Security Testing 作為 Release & Deploy 階段的 Quality Gate，確保只有符合安全標準的基礎設施才能被部署。部署後，Operate & Monitor 階段也持續關注安全狀態。

這個流程展示了如何將安全性和合規性驗證，從一個獨立的、事後的審核過程，轉變為一個內嵌於整個 DevOps 管道的、自動化的、持續進行的過程。

縱觀現代企業在敏捷交付與風險控管間的權衡，DevSecOps 的興起標誌著一種從工具導入到文化變革的根本性轉變。將 Chef InSpec 這類「合規即程式碼」（Compliance as Code）工具導入流程，其技術價值固然重要，但真正的挑戰與回報在於組織層面。它迫使安全、開發與維運團隊從傳統的對立審查關係，轉變為共同承擔品質責任的協作夥伴。高階管理者必須認知到，推動 DevSecOps 的瓶頸往往不在於工具選用，而在於能否打破部門壁壘、建立跨職能信任，並將安全內化為每位工程師的內建思維。

我們預見，未來的組織競爭力將不僅取決於交付速度，更取決於其內建的安全韌性。圍繞此理念，將萌生出「安全倡導者」等新興角色，形成自我修復、持續進化的開發安全生態。

從組織發展演進角度，DevSecOps 不僅是一套方法論，更是數位原生企業的內建免疫系統，代表了未來的主流方向，值得領導者投入戰略資源提前佈局。

玄貓 BlackCat

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。