容器调度平台故障注入测试文档

容器调度平台故障注入测试文档一、测试目的与范围（一）明确测试目标。故障注入测试旨在验证容器调度平台在异常工况下的鲁棒性与自愈能力，确保系统在节点故障、网络中断、资源耗尽等场景下仍能维持核心功能稳定运行，本测试覆盖平台调度决策、任务执行、状态监控、资源回收等关键环节。（二）界定测试范围。测试对象包括Kubernetes调度器、etcd集群、CNI插件、监控告警系统等核心组件，重点模拟以下故障类型：1.单点及多点节点宕机；2.网络分区与延迟抖动；3.CPU/内存/磁盘资源突发性耗尽；4.API服务器不可用；5.任务状态数据丢失。测试环境需与生产环境架构一致，配置参数同步。二、测试环境配置（一）硬件资源要求。测试集群需部署在至少3个独立物理机或虚拟机上，总计算资源不低于8核CPU/32GB内存/500GB存储，网络带宽不低于1Gbps，确保故障注入操作的隔离性。各节点需配置双网卡以支持网络分区测试。（二）软件版本管控。所有组件版本需明确记录，包括但不限于：Kubernetesv1.22、etcdv3.4、CRI-Ov1.18、Prometheusv2.25、Alertmanagerv0.23。测试前需验证组件兼容性，禁止使用非官方补丁包。（三）监控告警体系。部署Prometheus+Grafana监控系统，配置以下关键指标：1.调度延迟（Jitter）、成功率；2.节点健康状态检查频率；3.任务重启次数；4.资源利用率波动。告警规则需覆盖所有故障场景，阈值设置需参考历史运行数据。三、故障注入方法（一）节点故障模拟。采用kubectldrain命令配合--delete-empty-dir参数强制驱逐节点，通过修改kubelet配置文件禁用节点，或直接执行hostdown命令模拟物理宕机。需记录故障发生前后的系统状态快照。（二）网络故障注入。使用tc工具在节点间制造丢包（-loss10-20%）、延迟（-delay50ms）或带宽限制（-rate500Mbps），通过Calico网络策略模拟微分段。测试需验证跨故障域的通信中断影响。（三）资源耗尽测试。通过stress-ng工具模拟进程级资源争抢，或直接修改节点资源配额（--cpu0.5--io4）制造瓶颈。需监控oom-killer触发情况及任务迁移成功率。（四）数据一致性测试。通过修改etcd数据卷、截断任务状态日志、伪造监控数据，验证系统对数据丢失的容错机制。需重点测试etcd集群主从切换时的状态同步延迟。四、测试用例设计（一）节点故障场景。1.单核心节点宕机时，未关联任务的自动驱逐；2.关联5个任务的节点故障，调度器重调度策略；3.主节点+1/3从节点故障时，etcd集群切换成功率。每个用例需设置3组不同故障规模（1/10/20%节点）。（二）网络异常测试。1.跨故障域Pod通信中断时，服务发现机制切换；2.网络抖动超过阈值时，任务执行超时的自动重试；3.网络分区时，心跳检测的误判概率。测试需记录网络参数变化对调度决策的影响。（三）资源瓶颈测试。1.单节点CPU饱和时，新任务调度阻塞时长；2.内存OOM时，Kubelet的驱逐优先级排序；3.跨节点资源争抢时，抢占式调度的公平性。需量化资源利用率与任务成功率的相关性。（四）数据异常测试。1.etcd临时故障时，调度决策的回滚机制；2.任务状态数据丢失后，历史执行记录的重建流程；3.监控数据异常时，告警系统的误报率。每个用例需模拟不同故障持续时长（30s/5min/15min）。五、测试执行与验证（一）执行流程规范。1.故障注入前需完整记录系统基线数据；2.每组测试执行需重复3次取平均值；3.故障恢复后需验证数据一致性；4.记录所有异常日志并标注时间戳。执行过程需全程录像。（二）验证标准制定。1.调度成功率≥95%；2.任务重试次数≤2次/5分钟；3.节点恢复后30秒内完成状态同步；4.告警恢复时间≤5分钟。关键指标需通过Prometheus抓取验证，截图需包含时间戳。（三）异常处理预案。1.发现严重故障时需立即停止测试并隔离故障节点；2.对复现性异常需记录详细参数并提交缺陷单；3.需验证临时性故障（如网络抖动）的自动恢复能力。所有异常需经测试组双盲确认。六、测试结果分析（一）性能指标统计。汇总各故障场景下的调度延迟变化曲线，分析节点故障率与任务重试次数的线性关系，量化资源利用率波动对系统吞吐量的影响。需用表格呈现不同故障规模下的量化数据。（二）系统行为分析。1.分析调度器在故障恢复时的回滚路径；2.对比不同故障注入方式对监控告警的影响；3.评估任务状态重建的完整性与时效性。需重点分析etcd主从切换时的数据丢失概率。（三）改进建议提出。根据测试数据提出具体优化方案：1.调整调度算法的故障容忍参数；2.优化监控告警的阈值设置；3.增强数据持久化机制。建议需包含实施成本与预期收益评估。七、测试结论与报告（一）结论撰写规范。需明确平台在各类故障场景下的表现，量化系统容错能力，对是否满足设计要求给出明确判断。结论需基于测试数据，禁止主观臆断。（二）报告附件要求。1.完整测试用例执行记录；2.关键指标变化趋势图；3.异常日志分析报告；4.系统架构改进建议