MySQL是如何做容器测试的？

传统的基础设施管理是一项手动任务，由系统管理员管理静态服务器。现代云平台的自动化能力改变了这种工作方式：基础设施通常被描述为“代码”，基础设施管理系统会对基础设施自动做出变更。因此，基础设施的变得更加动态，周转时间也要短得多。

基础设施测试框架通常被用于验证机器镜像的状态（Amazon Machine Images、Google Compute Images或Oracle OCI Images）。随着容器基础设施的出现，容器基础设施的测试变得与机器镜像的测试一样重要。

在MySQL，我们有很多基础设施，我们越来越多地使用容器来代替真实（虚拟）机器。此外，越来越多的核心基础设施运行在Oracle的云基础设施（OCI）上。这要求我们实现多个级别的自动化，并且可以利用基础设施测试来验证我们的服务器（或虚拟机、容器）的状态。基础设施测试还用于验证我们发布的一些工件的状态。

在这篇博文中，我们将重点介绍如何使用自动化基础设施测试来验证MySQL Server Docker镜像。我们将比较三个可用于进行容器测试的框架，并给出示例代码。

自动化基础设施测试

基础设施测试用于测试基础设施的状态：Apache服务器是否在监听80端口？是否正确配置了DNS服务器，这些设置是否正确反映在resolv.conf文件中？要安装的二进制文件是否都已经存在于机器镜像中？

这类测试可以作为bash脚本的一部分，因此通常被用于配置任务，或者在（手动）创建实例后进行手动验证。自动化基础设施测试更进一步，它假设需要对很多基础设施和脚本的正确性做出验证，以及动态的现代云环境有很多东西需要通过手动的方式处理。

基础设施测试 工具 通常与Ansible、Puppet或Chef等配置工具结合使用。配置工具在机器上安装软件，测试框架则确保它们能够正常运行。然后，任何东西都可以通过代码来表示，并使用工具进行自动化。

我们的重点是测试 Docker 镜像，对我们来说，这些工作有点偏向底层。由于我们所有的Docker镜像主要是由经过测试并发布的yum软件包层组成，这些层位于非常可靠的OS层之上，我们主要想要验证软件包的版本是否正确，以及这些二进制文件的功能是否正常。在镜像构建期间，可能会发生网络故障，出现软件包安装不完整的情况，我们想要通过自动化测试来捕捉它们。

在评估测试工具时，需要考虑到以下两个方面的问题：

• 配置语言，即想要测试的内容（可用包、必要的文件等）
• 测试执行，即如何运行测试（local/ssh/container）

对于以下的工具，我们将关注这两个方面的问题。这个领域最常见的工具包括：

• InSpec/Serverspec
• Goss
• Container Structure Test

接下来，我们将逐个简要介绍它们。

InSpec

InSpec基于RSpec（Ruby）测试框架，并借鉴了Serverspec（也是基于RSpec构建，并被广泛采用）的经验。它是Chef生态系统的一部分，用于配置和测试基础设施。它的配置保存在一个 ruby 文件中。

可以通过resources指定多种配置语言

通过targets（local/ssh/docker）来测试执行

Goss

Goss是Serverspec的一个快速而简单的替代品，是使用 Go 语言开发的一个服务器测试和验证框架。它的配置保存在一个yaml文件中，这个文件可以很方便地从当前系统状态生成。

支持多种配置语言

支持在本地和Docker容器中执行测试（通过dgoss脚本）

Container Structure Test

Container Structure Test是一个用于验证容器镜像结构的框架。与Goss一样，它也是用Go语言编写，并使用了yaml配置文件。该项目于今年早些时候发布，它的应用范围相对较窄（只支持容器），但它提供了足够的功能来测试镜像。

• 支持的配置语言较少
• 测试执行仅限于本地容器

示例：MySQL Server Images

接下来，我们将演示如何安装所需工具，解释各个配置文件，并在本地运行测试。我们针对最新的MySQL Server容器（latest或8.0标签）运行测试。为了方便起见，我们跳过构建步骤，从公共注册表下载容器并在本地运行测试。在我们的构建管道中，我们首先构建容器，运行测试，在运行成功之后才会推送到公共注册表。可以通过输入以下命令来获取最新版本的mysql-server镜像：

docker pull mysql/mysql-server

总的来说，我们想测试两个东西：

• 容器是否存在主机上，并包含正确的元数据
• 容器是否包含所有的包和二进制文件

先决条件

除了可用的Docker环境之外，运行该示例还需要在本地安装InSpec、Goss和Container Structure Test。

InSpec的说明可以在这里找到： https://downloads.chef.io/inspec 。在 Linux 平台上，可以通过运行以下命令安装Goss和Container Structure Test二进制文件：

curl -L https://github.com/aelsabbahy/goss/releases/download/v0.3.6/goss-linux-amd64 -o goss && chmod +x goss
curl -L https://raw.githubusercontent.com/aelsabbahy/goss/master/extras/dgoss/dgoss -o dgoss && chmod +x dgoss
curl -L https://storage.googleapis.com/container-structure-test/latest/container-structure-test-linux-amd64 -o container-structure-test && chmod +x container-structure-test

安装好所有二进制文件并将它们添加到系统路径中，然后就可以通过 shell 脚本运行测试。

测试配置

为了比较配置和测试执行过程的不同之处，我们提供了用于测试这三个框架的MySQL Server Docker镜像的示例文件： https://github.com/neumayer/mysql-server-image-tests 。

可以通过以下命令来克隆它：

git clone https://github.com/neumayer/mysql-server-image-tests.git

存储库中包含的配置文件：

• mysql-server-inspec.rb
• goss.yaml
• mysql-server-container-structure-test.yml

让我们来依次查看这些文件，先从InSpec配置文件开始：

control 'container' do                                                                                             
    impact 0.5                                                                                                       
    describe docker_container('mysql-server') do                                                                     
      it { should exist }                                                                                            
      it { should be_running }                                                                                       
      its('repo') { should eq 'mysql/mysql-server' }                                                                 
      its('ports') { should eq '3306/tcp, 33060/tcp' }                                                               
      its('command') { should match '/entrypoint.sh mysqld' }                                                        
    end                                                                                                              
  end                                                                                                                
  control 'server-package' do                                                                                        
    impact 0.5                                                                                                       
    describe package('mysql-community-server-minimal') do                                                            
      it { should be_installed }                                                                                     
      its ('version') { should match '8.0.12.*' }                                                                    
    end                                                                                                              
  end                                                                                                                
  control 'shell-package' do                                                                                         
    impact 0.5                                                                                                       
    describe package('mysql-shell') do                                                                               
      it { should be_installed }                                                                                     
      its ('version') { should match '8.0.12.*' }                                                                    
    end                                                                                                              
  end

InSpec通过profile和control来组织测试用例，其中control是较小的单元，是与给定主题相关的一组测试。第一个control叫“container”，针对宿主机器运行，与运行在localhost上的Docker守护进程通信，验证容器是否正在运行。另外两个control检查容器内的包。这种区别很重要，因为后两个control可以针对localhost、ssh主机或Docker容器运行。在我们的例子中，我们让它们针对容器运行，这样可以带来非常好的可重用性和灵活性。虽然我们在示例中只使用了Docker和包资源，但实际上control可以使用任何现有的InSpec资源。

下面是运行流程：

• 启动容器
• 针对localhost运行 “container” control
• 针对容器运行剩余的control

脚本看起来是这样的：

docker run -d --name mysql-server mysql/mysql-server
inspec exec mysql-server-inspec.rb --controls container
inspec exec mysql-server-inspec.rb -t docker://mysql-server --controls server-package

如果运行成功，InSpec将输出以下内容：

Profile: tests from mysql-server-inspec.rb (tests from mysql-server-inspec.rb)
Version: (not specified)
Target:  local://

  ✔  container: Docker Container mysql-server
     ✔  Docker Container mysql-server should exist
     ✔  Docker Container mysql-server should be running
     ✔  Docker Container mysql-server repo should eq "mysql/mysql-server"
     ✔  Docker Container mysql-server ports should eq "3306/tcp, 33060/tcp"
     ✔  Docker Container mysql-server command should match "/entrypoint.sh mysqld"


Profile Summary: 1 successful control, 0 control failures, 0 controls skipped
Test Summary: 5 successful, 0 failures, 0 skipped

Profile: tests from mysql-server-inspec.rb (tests from mysql-server-inspec.rb)
Version: (not specified)
Target:  docker://d06da2588b80a4ee9b839b55c2f719ab9e860904eeb831b71488704f50f8b994

  ✔  server-package: System Package mysql-community-server-minimal
     ✔  System Package mysql-community-server-minimal should be installed
     ✔  System Package mysql-community-server-minimal version should match "8.0.12.*"


Profile Summary: 1 successful control, 0 control failures, 0 controls skipped
Test Summary: 2 successful, 0 failures, 0 skipped

Goss的配置文件如下所示：

file:                                                                                                              
    /usr/sbin/mysqld:                                                                                                
      exists: true                                                                                                   
      contains: []                                                                                                   
  package:                                                                                                           
    mysql-community-server-minimal:                                                                                  
      installed: true                                                                                                
    mysql-shell:                                                                                                     
      installed: true                                                                                                
  port:                                                                                                              
    tcp6:3306:                                                                                                       
      listening: true                                                                                                
      ip: []                                                                                                         
    tcp6:33060:                                                                                                      
      listening: true                                                                                                
      ip: []                                                                                                         
  user:                                                                                                              
    mysql:                                                                                                           
      exists: true                                                                                                   
  process:                                                                                                           
    mysqld:                                                                                                          
      running: true

除了mysqld文件，我们还要检查所需的软件包是否已安装、公开端口是否正确以及所需的进程是否在运行。Goss将为我们启动容器：

GOSS_SLEEP=10 dgoss run -p 3306:3306 mysql/mysql-server

因为设置了GOSS_SLEEP，所以我们的服务器有足够时间完成初始化，其余参数被传给docker run。输出如下：

INFO: Starting docker container
INFO: Container ID: 75bc8869
INFO: Sleeping for 10
INFO: Running Tests
File: /usr/sbin/mysqld: exists: matches expectation: [true]
User: mysql: exists: matches expectation: [true]
Process: mysqld: running: matches expectation: [true]
Port: tcp6:33060: listening: matches expectation: [true]
Port: tcp6:33060: ip: matches expectation: [[]]
Port: tcp6:3306: listening: matches expectation: [true]
Port: tcp6:3306: ip: matches expectation: [[]]
Package: mysql-shell: installed: matches expectation: [true]
Package: mysql-community-server-minimal: installed: matches expectation: [true]

Total Duration: 0.038s
Count: 9, Failed: 0, Skipped: 0
INFO: Deleting container

Container Structure Test的yaml配置片段如下：

schemaVersion: "2.0.0"                                                                                             
  metadataTest:                                                                                                      
    exposedPorts: [ "3306", "33060" ]                                                                                
    entrypoint: [ "/entrypoint.sh" ]                                                                                 
    cmd: [ "mysqld" ]                                                                                                
    volumes: [ "/var/lib/mysql" ]                                                                                    
  commandTests:                                                                                                      
    - name: "mysqlsh"                                                                                                
      command: "mysqld"                                                                                              
      args:                                                                                                          
        - "--version"                                                                                                
      expectedOutput:                                                                                                
        - "8.0.12"                                                                                                   
    - name: "mysqlsh"                                                                                                
      command: "mysqlsh"                                                                                             
      args:                                                                                                          
        - "--version"                                                                                                
      expectedOutput:                                                                                                
        - "8.0.12"                                                                                                   
  fileExistenceTests:                                                                                                
    - name: "mysqld"                                                                                                 
      path: "/usr/sbin/mysqld"

此外，我们还要检查公开的端口是否正确，然后直接运行二进制文件（而不是像其他工具那样使用内部包装器）以验证它们是否已就位。

container-structure-test --image mysql/mysql-server test --config mysql-server-container-structure-test.yml

与Goss类似，调用起来很简单，只需要提供镜像名称和配置文件。

==================================================================
====== Test file: mysql-server-container-structure-test.yml ======
==================================================================

INFO: stdout: /usr/sbin/mysqld  Ver 8.0.12 for Linux on x86_64 (MySQL Community Server - GPL)
 
=== RUN: Command Test: mysqlsh
--- PASS
stdout: /usr/sbin/mysqld  Ver 8.0.12 for Linux on x86_64 (MySQL Community Server - GPL)
INFO: stdout: mysqlsh   Ver 8.0.12 for Linux on x86_64 - for MySQL 8.0.12 (MySQL Community Server (GPL))
 
=== RUN: Command Test: mysqlsh
--- PASS
stdout: mysqlsh   Ver 8.0.12 for Linux on x86_64 - for MySQL 8.0.12 (MySQL Community Server (GPL))
INFO: File Existence Test: mysqld                  
=== RUN: File Existence Test: mysqld
--- PASS
=== RUN: Metadata Test
--- PASS

===================================================================
============================= RESULTS =============================
===================================================================
Passes:      4
Failures:    0
Total tests: 4

PASS

Container Structure Test运行速度快，易于调用，只不过只能用于容器。在大多数情况下，它可以确保容器的行为是正确的。

可以在存储库的根目录运行以下脚本来执行上述的测试：

• ./inspec.sh
• ./goss.sh
• ./container-structure-test.sh

MySQL的容器测试

我们已经开始使用InSpec测试所有的Docker镜像。从下一个 MySQL 版本（8.0.13）开始，基本的InSpec测试将成为MySQL Server、MySQL Cluster和MySQL Router Docker镜像自动发布流程的一部分。我们主要基于以下几点做出这样的决定：

• 它拥有最大的作用域（ssh/local/docker），可进一步在内部使用；
• 广泛的资源；
• 依赖机制；
• 由于它与Chef生态系统的关系以及与Serverspec的相似性而被广泛采用。

存在的不足：

• 因为是ruby调用，运行速度感觉比Go语言的替代品慢（但我们认为这不是关键问题）；
• InSpec更通用，但需要做出权衡，用更多的脚本来运行测试。

我们将InSpec作为自动发布管道的一部分，如果测试失败，将不会生成任何工件。我们的QA流程包含很多其他步骤，例如之前对MySQL Docker镜像中的rpm包进行的单独测试。