混沌工程工具：业务代码注入原理(4)

业务代码的混沌

可能是大规模企业级的应用，大都是Java编写、并且Java提供了方便的API，可以在不修改Java代码的情况下，直接运行时编辑Java字节码，实现运行时改变程序的默认行为，达到在具体的Java函数上实现延迟、错误等效果。

Chaosblade、Chaos-mesh这两个工具，都提供了Java程序的应用注入。Chaosblade使用的是阿里自研的Jvm-sandbox；chaos-mesh使用的是Jboss开源的Byteman。他们本质上都是通过修改字节码来实现了故障注入。下面我们来简单梳理下Java的基础知识，方便理解他们具体是怎么实现的。

混沌工程工具系列传送门：

1、 混沌工程工具：Chaos-mesh与Chaosblade技术实现与原理分析(1)-腾讯云开发者社区-腾讯云

2、 混沌工程工具：chaos-mesh注入项原理分析(2)-腾讯云开发者社区-腾讯云

3、 混沌工程工具：chaosblade在服务器上注入项原理分析(3)-腾讯云开发者社区-腾讯云

4、 混沌工程工具：业务代码注入原理(4)-腾讯云开发者社区-腾讯云

5、 混沌工程工具：Chaosblade Java业务代码注入原理(5)-腾讯云开发者社区-腾讯云

6、 混沌工程工具：混沌工程实施过程及持久价值(7)-腾讯云开发者社区-腾讯云

7、 混沌工程工具：混沌工程定位及原则梳理(8)-腾讯云开发者社区-腾讯云

8、 混沌工程工具：一个混沌工程设计的例子(9)-腾讯云开发者社区-腾讯云

Java基础知识

Java程序运行概述

如下图，Java程序从编写到执行，大概经历几个步骤：

1、 我们编写的文本源代码(.Java结尾文件)

2、 通过编译，Java源代码被编译成字节码（Bytecode）。这个编译过程由Java编译器完成，生成的字节码文件以.class扩展名保存。此时这些代码就可以被JVM解释了

3、 即时编译（Just-In-Time Compilation，JIT）：在运行时，JVM可以使用JIT编译器将字节码转换为本机机器码。这个过程是动态的，针对特定的硬件和操作系统进行优化。

总结来说，Java程序通过JVM运行，JIT编译器将字节码转换为本机代码，这使得Java具有跨平台性，因为JVM提供了一个抽象层，使Java程序能够在不同的操作系统和硬件上运行。本机代码生成和执行是在程序运行时动态发生的，以提高性能。

Jvm字节码注入原理

Java从1.5开始提供java.lang.instrument包，为检测Java程序提供API，用于监控、收集性能数据、诊断故障等。主要接口有ClassFileTransformer、Instrumentation。

ClassFileTransformer用于实现类文件的字节码级别转换，Instrumentation用于将ClassFileTransformer接口的具体实现注册JVM，以便ClassFileTransformer生效。Instrumentation是在premain()函数中实现，以在Java主程序启动前启动。

Byteman与jvm-sandbox对比

Byteman

Byteman官网：https://downloads.jboss.org/byteman/4.0.18/byteman-programmers-guide.html

Byteman是一款强大的Java字节码注入工具，用于在运行时修改Java应用程序的字节码。它允许开发人员在不修改源代码的情况下，动态地插入、修改和删除代码，以进行调试、性能分析和故障排除。Byteman广泛用于Java应用程序的测试和调试，它能够帮助开发人员快速定位和解决问题，同时也支持在生产环境中进行故障注入和监控。这使得Byteman成为Java开发中强大的工具，用于提高应用程序的可维护性和可靠性。

jvm-sandbox

JVM-busybox官网：https://github.com/alibaba/jvm-sandbox

JVM-Sandbox是一个用于Java虚拟机（JVM）的安全沙盒环境，用于隔离和限制Java应用程序的权限和资源访问。它通过运行Java应用程序在受控的环境中，实现了安全性和隔离性，以防止恶意代码或不受信任的代码对系统造成损害。JVM-Sandbox可用于保护系统免受潜在的恶意攻击，同时允许运行不受信任的代码，提供了一种可控的方式来管理Java应用程序的权限和资源使用。

对比

总结

如果自研工具，推荐使用Byteman，因为是Jboss开源，权威度有保证，上手难度低，支持丰富的注入事件。借助这些字节码篡改技术，原来的PaaS产品在平台侧无法注入故障的时代一去不复返了；可以借助应用层注入延迟、失败等工具，模拟PaaS产品本身的性能、底层硬件故障造成的影响。

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