Serverless 微服務單元測試與模擬策略

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Serverless 架構下，微服務的單元測試需要應對外部依賴和副作用帶來的挑戰。模擬技術提供了一種有效的解決方案，透過模擬外部服務和依賴項，讓單元測試更專注於程式碼邏輯本身，避免受外部因素幹擾，確保測試結果的穩定性和可重複性。同時，服務整合測試也至關重要，需要驗證不同服務之間的資料交換和互動是否符合預期。在 AWS Serverless 環境中，這需要特別關注許可權設定、資料格式以及各項服務的組態是否正確。

單元測試和模擬：Serverless 微服務的關鍵

在Serverless微服務的開發中，單元測試是一個至關重要的步驟。透過單元測試，我們可以確保每個功能單元都能夠正常運作，並且能夠根據輸入產生預期的輸出。然而，在Serverless微服務中，單元測試面臨著一些挑戰，尤其是在處理外部依賴和副作用時。

模擬的必要性

模擬（mocking）是單元測試中的一種技巧，透過模擬外部依賴和副作用，來使得測試更加可靠和高效。在Serverless微服務中，模擬尤其重要，因為外部依賴和副作用可能會導致測試結果的不可預測性。

例如，當我們使用AWS SDK向EventBridge傳送事件時，實際上是向外部服務傳送請求。這種請求可能會受到網路連線、第三方實作等因素的影響，從而導致測試結果的不可預測性。透過模擬EventBridge客戶端的send方法，我們可以確保測試結果的可靠性和高效性。

模擬的實作

在JavaScript中，我們可以使用Jest等測試框架來實作模擬。例如，下面的程式碼展示瞭如何使用Jest來模擬EventBridge客戶端的send方法：

import { EventBridgeClient, PutEventsCommand } from '@aws-sdk/client-eventbridge';

const eventbridgeClient = new EventBridgeClient();

const putEventsCommandSpy = jest.spyOn(eventbridgeClient, 'send').mockImplementation(() => {});

await handler();
expect(putEventsCommandSpy).toHaveBeenCalledTimes(1);

在這個例子中，我們使用jest.spyOn來模擬EventBridge客戶端的send方法，並使用mockImplementation來指定模擬的實作。然後，我們呼叫handler函式，並使用expect來斷言模擬的send方法是否被呼叫了一次。

模擬的最佳實踐

在使用模擬時，需要注意以下最佳實踐：

  • 隔離模擬: 模擬應該被隔離到個別的測試中，而不是在全域範圍內進行模擬。
  • 明確定義模擬: 模擬應該被明確定義，並且應該被檔案化。
  • 避免過度模擬: 模擬應該被用於最小化必要的範圍，而不是過度模擬。

透過遵循這些最佳實踐，我們可以確保模擬被有效地使用，並且可以提高單元測試的可靠性和高效性。

測試無伺服器應用程式

在無伺服器應用程式的開發過程中，測試是一個至關重要的步驟。然而，傳統的測試方法可能不適合無伺服器應用程式的特點。因此，我們需要探索新的測試策略。

靜態分析

靜態分析是一種驗證軟體的方法，不需要執行軟體就可以進行分析。透過使用靜態分析工具，我們可以驗證無伺服器應用程式的請求和回應是否正確。

例如，當我們使用第三方API時，可以使用官方提供的型別定義來驗證請求和回應的正確性。這樣可以確保我們的請求會被接受並產生預期的結果。

import { PaymentRequest, PaymentResponse } from "@payment/api";

const handler = async () => {
  const body = JSON.stringify({ amount: 100 } as PaymentRequest);
  const method = "POST";
  //...
};

合約測試

合約測試是一種測試方法，透過驗證請求和回應的正確性來確保無伺服器應用程式的正確性。這種方法可以避免對第三方API進行實際請求，從而減少測試的複雜性和成本。

合約測試的基本思想是建立一個合約，定義了請求和回應的格式和內容。然後，透過驗證這個合約來確保無伺服器應用程式的正確性。

  flowchart TD
    A[請求] --> B[合約]
    B --> C[回應]
    C --> D[驗證]

雲端測試

在無伺服器應用程式中，雲端服務扮演著重要的角色。因此，雲端測試是一個重要的步驟。雲端測試的目的是驗證無伺服器應用程式在雲端環境中的正確性。

在進行雲端測試時，我們需要考慮到雲端服務的特點，例如可擴充套件性、可用性和安全性。同時，也需要考慮到無伺服器應用程式的特點，例如事件驅動和無狀態。

  flowchart TD
    A[事件] --> B[雲端服務]
    B --> C[處理]
    C --> D[回應]
圖表翻譯：

上述圖表展示了無伺服器應用程式的測試流程。首先，進行靜態分析以驗證請求和回應的正確性。然後，進行合約測試以驗證請求和回應的格式和內容。最後，進行雲端測試以驗證無伺服器應用程式在雲端環境中的正確性。

內容解密：

上述內容介紹了無伺服器應用程式的測試方法，包括靜態分析、合約測試和雲端測試。這些方法可以幫助我們確保無伺服器應用程式的正確性和可靠性。同時，也需要考慮到雲端服務的特點和無伺服器應用程式的特點，以確保測試的有效性。

服務整合測試：以 AWS 伺服器無 serverless 應用為例

在設計服務整合時，確保不同服務之間的溝通正確性至關重要。這涉及到資料合約（data contract）的建立，以定義不同服務之間交換的資料格式和結構。在本章中，我們將探討如何進行服務整合測試，特別是在 AWS 伺服器無 serverless 應用的背景下。

資料合約與服務整合

資料合約是指在不同服務之間交換資料時，雙方同意的資料格式和結構。這種合約可以確保不同服務之間的溝通正確性，避免因資料格式不符而導致的錯誤。在 AWS 伺服器無 serverless 應用中，資料合約可以用於確保不同資源之間的溝通正確性，例如 SQS 訊息、API Gateway 整合、Step Functions 輸入、DynamoDB 作業負載等。

測試服務整合

測試服務整合涉及到三個主要元素：許可權、payloads 和組態。以下是每個元素的測試範例：

測試整合組態

在我們的範例架構中，您需要負責自訂 EventBridge 事件匯流排和 EventBridge 規則的組態，包括事件模式和目標。使用基礎設施即程式碼（IaC）框架，如 AWS Cloud Development Kit，可以讓您對底層 CloudFormation 範本中的資源進行斷言。

以下範例展示了一種策略，用於測試 EventBridge 事件模式，以確保規則將如預期般匹配事件：

import { Capture, Template } from "aws-cdk-lib/assertions";
import { EventBridgeClient, TestEventPatternCommand } from "@aws-sdk/client-eventbridge";
import OrderCreated from "./schema/service.order@OrderCreated-v1.json";

const eventbridge = new EventBridgeClient({});
test("OrderCreated 規則事件模式匹配 OrderCreated 事件", async () => {
  const eventPatternCapture = new Capture();
  template.hasResourceProperties("AWS::Events::Rule", {
    EventPattern: eventPatternCapture,
  });
  const testOrderCreatedPatternCommand = new TestEventPatternCommand({
    Event: JSON.stringify({
      account: stack.account,
      "detail-type": OrderCreated["x-amazon-events-detail-type"],
      source: OrderCreated["x-amazon-events-source"],
      time: new Date(),
      region: stack.region,
    }),
    EventPattern: JSON.stringify(eventPatternCapture.asObject()),
  });
  const testOrderCreatedPattern = await eventbridge.send(testOrderCreatedPatternCommand);
  expect(testOrderCreatedPattern.Result).toEqual(true);
});

測試整合許可權

在範例架構中，您需要負責套用必要的許可權，以便事件生產者函式可以將事件放置在事件匯流排上，並且規則可以呼叫目標函式：

test("EventProducer 函式具有將事件放置在 OrdersBus 的許可權", () => {
  template.hasResourceProperties("AWS::IAM::Policy", {
    PolicyDocument: {
      Statement: [
        {
          Action: "events:PutEvents",
          Effect: "Allow",
          Resource: {
            "Fn::GetAtt": [getLogicalId(stack, stack.eventBus), "Arn"],
          },
        },
      ],
      Version: "2012-10-17",
    },
    Roles: [
      {
        Ref: getLogicalId(stack, stack.eventProducer.role),
      },
    ],
  });
});

測試無伺服器應用程式

無伺服器應用程式的測試是一項具有挑戰性的工作，但這並不意味著它是不可行的。事實上，無伺服器應用程式有一些特點使得某些測試策略更容易實施。以下是如何測試無伺服器應用程式的。

測試策略

無伺服器應用程式的測試需要一個不同的方法。以下是一些需要考慮的策略：

  1. 單元測試：為業務邏輯編寫單元測試，以確保它們按預期工作。
  2. 端對端測試：編寫端對端測試，以驗證整個系統的功能。
  3. 整合測試：編寫整合測試，以驗證系統的各個部分之間的互動。

測試工具

有許多工具可用於測試無伺服器應用程式。以下是一些例子：

  1. AWS Lambda：AWS Lambda 提供了一個內建的測試功能，允許您測試您的 Lambda 函式。
  2. AWS API Gateway：AWS API Gateway 提供了一個內建的測試功能，允許您測試您的 API。
  3. Jest：Jest 是一個流行的 JavaScript 測試框架，常用於測試無伺服器應用程式。
  4. Pytest：Pytest 是一個流行的 Python 測試框架，常用於測試無伺服器應用程式。

測試最佳實踐

以下是一些測試無伺服器應用程式的最佳實踐：

  1. 使用無伺服器框架：使用無伺服器框架，如 AWS Lambda 或 Google Cloud Functions，來簡化您的測試工作。
  2. 使用模擬資料：使用模擬資料來測試您的應用程式，而不是使用實際資料。
  3. 使用斷點：使用斷點來暫停您的程式碼的執行，並檢查變數的值。
  4. 使用日誌：使用日誌來記錄您的程式碼的執行，並檢查錯誤。

從技術架構視角來看，Serverless 微服務的測試策略，涵蓋單元測試、模擬技術、合約測試、以及雲端整合測試等導向，展現了測試在保障系統穩定性與可靠性上的重要性。分析文章中提到的 Jest 模擬框架應用、EventBridge 整合測試案例、以及 IaC 框架的運用，可以發現，Serverless 架構下的測試，更強調模組化的獨立驗證以及服務間互動的正確性。技術限制依然存在，例如，模擬雲端服務的真實行為仍有挑戰，過度模擬可能導致測試與實際執行環境脫節。對於追求高品質程式碼的團隊，建議採用分層測試策略，結合程式碼層級的單元測試、服務整合測試、以及端對端測試，並善用程式碼靜態分析工具，及早發現潛在問題。展望未來，隨著 Serverless 技術的普及，預期會有更多自動化測試工具和平臺出現，簡化測試流程，並提升測試效率。玄貓認為，Serverless 應用程式測試的發展趨勢將會更著重於全生命週期的測試覆寫率以及測試環境與生產環境的一致性，以確保應用程式在雲端環境中的穩定執行。

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。