從測試角度重新思考 Serverless 應用程式工作流程

第一階段：需求

架構概觀

• 使用 AWS Lambda 與 Step Functions 的批次處理工作流程。
• 三個狀態依序串接。
• 每個 Lambda 函式都有單元測試，但 Step Functions 工作流程仍採用手動測試。

測試目標

• 將 Step Functions 工作流程測試自動化。
• 確保輸入與輸出值符合預期。
• 使用 GitHub Actions 將測試整合至 CI/CD Pipeline。
• 避免為了測試而部署至實際 AWS 環境。

第二階段：規劃

工具與技術

• Step Functions Local：在本機執行及測試 Step Functions。
• GitHub Actions：自動化 CI/CD 工作流程。
• Localstack 或類似工具：在本機模擬 AWS Lambda。

GitHub Actions 工作流程

• 設定在 Push 或 Pull Request 時執行測試的工作流程。
• 使用 Step Functions Local Docker image 建立本機測試環境。
• 使用 Localstack 模擬 Lambda。
• https://www.localstack.cloud/
• 匯入 Step Functions 定義，並在本機執行工作流程。
• 驗證各個狀態的輸入與輸出值。

工作流程步驟

• [ 1 ] 啟動 Container：
• Pull 並啟動 Step Functions Local Docker image。
• 設定 Localstack 以模擬 Lambda。
• [ 2 ] 匯入 Step Functions 定義：
• 將狀態機定義匯入本機環境。
• [ 3 ] 執行工作流程：
• 使用本機 Endpoint 觸發 Step Functions 工作流程。
• [ 4 ] 驗證結果：
• 檢查輸入與輸出值是否符合預期。
• [ 5 ] 回報結果：
• 產生報告或狀態，顯示測試成功或失敗。

如何測試 Serverless 架構？

簡介

• Serverless 架構具備顯著優勢，可快速為客戶交付價值。
• 此處著重於測試觀點，而非系統效能或成本。

為什麼需要測試？

• 測試有助於理解、預測及控制系統行為。
• 我們可以藉此識別並量化系統風險。
• 撰寫測試有助於進一步理解需求。
• 測試可確保結果能夠重現並獲得合理解釋。
• 測試的主要目標是降低未知風險。

測試類型

• 單元測試：隔離測試個別元件或函式。
• 整合測試：測試多個元件組合後的互動。
• 邏輯測試：驗證商業邏輯是否正確。
• 工作流程測試：測試程序或工作流程的端對端流程。
• API 測試：測試 API 的功能與可靠性。

建議

• 務必瞭解不同測試類型，以及各自的用途與目標。
• 理解這些測試類型，有助於為 Serverless 架構設計有效的測試策略。

分離處理流程，讓測試更容易

重點摘要

• 易於測試的單元：容易測試的單元也容易理解。
• 系統清晰度：將系統設計成彼此分離、可測試的單元，自然就能清楚呈現系統做什麼、何時執行，以及為何執行。
• 避免複雜度：若某項功能難以測試，通常代表過多職責與邏輯集中在同一處。

範例比較

• 架構不足：單一 Lambda 函式同時負責從其他 Server 取得資料，以及處理資料並儲存至 DynamoDB。
• 合適的架構：為每項作業（取得資料，以及處理／儲存資料）分別使用不同的 Lambda 函式。

分離的優點

• 更容易個別測試每個部分。
• 發生錯誤時，更容易精確找出問題位置。
• 縮短從錯誤發生到找出並修正錯誤所需的時間。

一般原則

• 拆分方法：拆分方法的原則適用於不同程式語言（例如 Python、Ruby、Go）。
• 小型單元：找出你認為小而可測試的單元，並據此套用拆分原則。

系統設計中的測試觀點

• 找出弱點：從測試角度出發，很容易發現問題，例如過多職責集中在同一處。
• 縮短錯誤偵測時間：高可測試性有助於縮短從錯誤發生到偵測並修正錯誤所需的時間，就像縮短開發週期一樣。
• 快速交付：高可測試性有助於加快系統交付。

從測試角度建置 Serverless 架構時的主要考量

• 分離處理流程：容易測試的單元也容易理解。分離處理流程有助於找出弱點，並縮短錯誤偵測時間。
• 避免複雜度：職責與邏輯集中在同一處會讓測試變得困難。應分離處理流程，以簡化測試與疑難排解。
• 高可測試性：有助於加快系統交付並縮短開發週期。

最終目標

• 工程師的最終目標是為使用者交付價值。
• 始終將使用者價值放在心上，才能確保成果成功。
• 鼓勵透過討論與協作分享見解，持續改善測試實務。