- 마이크로서비스와 클라우드 환경에서 장애는 피할 수 없기 때문에, Chaos Engineering을 통해 사전에 시스템 회복력을 강화해야 함
- Chaos Toolkit과 Chaos Monkey는 각각 범용성과 Java(Spring Boot) 특화 환경에서 강력한 장애 테스트 도구로 활용됨
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Kubernetes, Istio 기반 실험을 통해 네트워크 지연, 서비스 중단, 리전 장애 등 다양한 현실적 장애 시나리오를 시뮬레이션 가능
- Chaos Engineering은 CI/CD 파이프라인에 통합함으로써 프로덕션 이전에 장애 대응력을 자동 검증할 수 있음
- 핵심은 ‘파괴’가 아닌 ‘신뢰 구축’이며, 작게 시작하고 점진적으로 혼란 수준을 늘려가는 전략이 권장됨
마이크로서비스를 위한 Chaos Engineering
Chaos Engineering이란?
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Chaos Engineering은 실제 장애를 시뮬레이션하여 시스템의 취약점을 사전에 발견하고 개선하는 방법론
- 주요 시뮬레이션 예시:
- 리전 또는 데이터 센터 장애
- 서비스 간 네트워크 지연
- CPU 과부하 및 I/O 장애
- 의존성 서비스 비가용 상태
- 파일 시스템 오류
- 목적: 장애 발생 전 회복 시간 단축, 가용성 향상, 사용자 영향 최소화
Chaos Engineering 실험 라이프사이클
- 구조화된 실험 절차를 통해 계획 → 실행 → 관찰 → 개선의 순환적 프로세스 적용
- 시스템적으로 신뢰성 향상을 위한 지속적인 실험 기반 운영
Chaos Toolkit vs. Chaos Monkey
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용도
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Chaos Toolkit : 다양한 플랫폼과 환경에서 사용할 수 있는 범용 Chaos 실험 프레임워크
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Chaos Monkey (Spring Boot 전용) : Java Spring Boot 애플리케이션 전용 장애 시뮬레이션 도구
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설정 방식
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Chaos Toolkit : JSON/YAML 기반 선언적 구성 방식을 사용하여 실험 정의
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Chaos Monkey : application.yml 설정 파일과 Spring Boot Actuator 연동을 통해 구성
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지원 언어 및 환경
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Chaos Toolkit : 멀티 언어 및 멀티 플랫폼 환경 지원 (Node.js, Java, Kubernetes 등)
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Chaos Monkey : Java(Spring Boot) 기반 애플리케이션에 특화됨
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지원 장애 유형
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Chaos Toolkit : 네트워크 장애, Pod 종료, CPU/메모리 스트레스, 사용자 정의 실패 등 광범위한 장애 실험 지원
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Chaos Monkey : 지연(Latency), 예외(Exceptions), 서비스 중단(KillApp) 등 애플리케이션 계층 중심의 장애 삽입
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연동 가능 시스템
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Chaos Toolkit : Kubernetes, Istio, Azure, Prometheus 등과 통합 가능
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Chaos Monkey : Spring Boot Actuator API와 직접 통합하여 Spring 내부 구성요소 대상
사용 권장 상황
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Chaos Toolkit
- Kubernetes 기반 배포 환경
- 멀티 클라우드 또는 멀티 언어 서비스
- 복합 장애 시나리오 구성 시
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Chaos Monkey
- Java 기반 Spring Boot 앱
- 메서드 레벨 예외/지연 테스트
- 간단하고 내장된 방식 선호 시
Chaos Toolkit 실습 예시 (Java/Node.js/Kubernetes)
Kubernetes 환경 실험
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Pod 종료 실험: pod-kill로 복원력 검증
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리전 지연 실험: Istio 가상 서비스에 네트워크 지연 주입
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자원 고갈 실험: CPU/메모리 강제 소모
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DB 중단 시뮬레이션: 종속 서비스 장애 대응 테스트
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네트워크 파티셔닝: 서비스 간 통신 단절 실험
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시간 기반 장애: 트래픽 피크 시간대에 장애 삽입
Istio 기반 지연 삽입
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서비스 메시 레이어에서 네트워크 지연 삽입
- Istio 설정을 통해 지연/에러율 제어
보고서 생성 및 분석
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chaos report 명령어로 실험 결과 요약
- 결과 해석:
- 정상 상태 유지 → 회복력 확보
- 이상 탐지 → 로그 및 모니터링 분석 필요
- 연쇄 장애 발생 → 회로 차단기 도입, 리팩터링 고려
Chaos Monkey in Spring Boot
- 감시 대상: @Controller, @Service, @Repository, @RestController
- 삽입 가능한 장애:
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Latency Assault: 인위적 지연
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Exception Assault: 예외 발생
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KillApp Assault: 전체 애플리케이션 중단
실행 방식
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application.yml에 chaos-monkey 프로파일 활성화
- Spring Boot Actuator API를 통한 동적 제어
Chaos Engineering in Node.js
Node.js용 Chaos Monkey 활용
- 서드파티 Chaos Monkey 라이브러리 설치
- 기능:
- 지연 삽입
- 예외 발생
- 네트워크 장애 시뮬레이션
Chaos Toolkit 활용 예
- JSON 형식으로 실험 구성
- 예: 특정 Node.js API에 200ms 지연 삽입
CI/CD 파이프라인에 Chaos 통합
통합 목적
- 배포 전 회복력 자동 검증
- 성능 병목 식별
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MTTR(Mean Time to Recovery) 향상
- 수동 개입 없이 롤백 자동화
GitHub Actions 통합 예시
- 코드 커밋 시 실험 자동 실행
- Chaos Toolkit 설치 후 실험 수행
- 헬스 체크 실패 시 배포 중단
Chaos Engineering 실험 시 베스트 프랙티스
- 1. 정상 상태 가설 세우기: 시스템 정상 기준 명확히 정의
- 2. 저강도 실험부터 시작: 100ms 지연 → 점진적 강화
- 3. 모니터링 연동 필수: Prometheus, Grafana 등으로 실시간 관찰
- 4. 자동 롤백 설정: 실패 시 빠른 복구 체계 구축
- 5. 점진적 범위 확장: 서비스 단위 → 클러스터 단위로 실험 확대
결론
- Chaos Engineering은 시스템을 깨기 위한 것이 아니라, 신뢰를 쌓기 위한 전략
- Java, Node.js, Kubernetes, Istio 어디서든 작은 실험부터 시작해 점진적으로 확장 가능
- Chaos Toolkit, Chaos Monkey 등 도구를 활용해 실제 장애 상황을 안전하게 시뮬레이션
- 실험을 CI/CD에 통합하고 자동화함으로써 안정적인 운영 체계를 사전에 확보
참고 자료