什么是软件开发中的根本原因分析 (RCA)？
根本原因分析定义
根本原因分析 (RCA) 是软件开发团队使用的一种成熟的故障排除技术，用于识别和解决问题的核心，而不是试图治疗症状。 根本原因分析是一个结构化的、循序渐进的过程，旨在通过收集和分析相关数据以及测试解决这些问题的解决方案来找出主要的根本原因。
为什么根本原因分析很重要？
根本原因分析在软件开发中至关重要，因为系统性的方法使团队能够更有效地进行故障排除，并制定可防止问题再次发生的长期解决方案。通过解决错误和缺陷的根本原因，开发人员可以确保其系统稳定、可靠和高效，从而减少代价高昂的停机时间并加快开发过程。RCA 还可以帮助开发人员根据问题的影响和严重性确定问题的优先级，从而使他们能够首先解决最关键的问题。
如何进行根本原因分析
根本原因分析作为跨行业和学科（从科学和工程到制造业和医疗保健）的一种问题解决方法，需要遵循一系列特定的步骤来隔离和理解导致系统缺陷或故障的基本因素。在软件开发中进行根本原因分析所涉及的步骤遵循相同的通用 RCA 原则
- 步骤 1：定义问题并设置警报（如果可能）
RCA 的第一步是定义问题并确保对其有清晰的理解。这可能包括设置警报以监控潜在问题，例如应用程序行为异常、系统性能下降或安全事件。 - 步骤 2：收集和分析数据以确定潜在的因果因素
定义问题后，下一步是收集和分析数据。这可能包括查看系统日志、应用程序性能指标、用户反馈和其他相关数据源。数据评估应得出可能导致问题的潜在因果因素列表。 - 步骤 3：确定根本原因
在步骤 2 中的数据分析完成后，使用几种 RCA 方法之一来分析数据和潜在的因果因素，以发现问题的实际根本原因（或多个原因）。根本原因分析应提出纠正措施。 - 步骤 4：实施解决方案并记录操作
在确定根本原因之后，最后一步是实施解决方案来解决问题。这可能包括对代码、配置设置或任何数量的系统调整进行更改。务必记录为解决问题而采取的所有措施，以确保它们有效，并在必要时可以重复执行。
软件领域之外的根本原因分析方法和技术
开发了许多有用的工具来帮助实现有效的 RCA。在集思广益和分析潜在原因时，这些方法使您可以将信息可视化并组织成可用于解决问题的框架。流行的根本原因分析技术包括
- 5 为什么
“5 为什么”是一种问题解决策略，通过迭代“为什么”问题来帮助找出根本原因，直到找出问题的直接原因。当团队多次问“为什么”，每个问题都逻辑地引出下一个问题时，它会鼓励批判性思维和更深入的挖掘，从而有助于防止肤浅或表面化的解决方案。 - 帕累托图
帕累托图是条形图和折线图的组合，它绘制出最常见的问题根本原因的频率，从最可能的原因开始。基于帕累托原则（即 80% 的影响来自 20% 的原因），该图表按重要性顺序列出原因，并显示每个原因的累积影响，从而帮助团队优先考虑对问题影响最大的原因。 - 散点图
散点图使用点来帮助团队识别数据中可能导致问题的模式。在图表上绘制两个数值变量可以更容易地找到它们之间的任何相关性。该技术可以帮助您快速识别变量之间的任何重要关系并识别异常值，这可能是您正在寻找的潜在原因。 - 鱼骨图
这种可视化工具类似于鱼骨，它以图形方式表示可能导致问题的因素，其中头部代表问题，而鱼骨代表潜在原因的类别。它在促进团队之间的协作方面尤其有效，并且可以帮助更全面地了解问题。 - 失效模式和影响分析 (FMEA)
FMEA 是一种结构化的经验方法，可帮助识别潜在的失效及其影响。它是一种系统的方法，涉及识别潜在的失效模式、评估其严重性并确定发生和检测的可能性，然后按其潜在风险评分对其进行排名。它可以帮助团队首先关注最重要的问题，还可以帮助在问题发生之前预防问题。
软件开发人员的根本原因分析工具
在软件领域，RCA 可以揭示代码深处的根本问题。但是，云原生技术的使用和当今现代应用程序的复杂性使得越来越难以确定问题的根本原因。团队可以使用 可观测性 和 安全工具 来获得强大的 RCA 结果，例如
可观测性
可观测性 通过数据收集和分析提供对软件性能和行为的实时洞察，使您可以通过监控指标、日志和跟踪以及通过 AIOps 和可观测性 工具（例如
- 机器学习和 AIOps
搜索、可视化和 机器学习 可以帮助识别异常并找出问题的根本原因。这可以帮助您做出明智的决策并快速采取纠正措施。 - 分布式跟踪
通过 分布式跟踪 跟踪和分析请求在复杂分布式系统中的流动，可以深入了解组件和服务之间的交互，这可以帮助识别瓶颈和其他可能导致问题的因素。 - 日志模式分析
分析应用程序和基础设施生成的日志模式和趋势，以识别问题的根本原因，并检测可能影响软件性能的异常、错误和其他问题。 - 服务依赖关系映射
通过识别系统中不同组件之间的关系和依赖关系，您可以自动 映射服务依赖关系，这些依赖关系可能导致问题，并了解一个组件中的更改如何影响系统的其余部分。 - 延迟和错误相关性
分析与延迟和错误率相关的数据，以 识别两者之间的相关性，您可以发现错误和性能问题之间的模式和关系，这可以帮助找出根本原因。
安全
分析与安全相关的数据以识别系统中的漏洞和弱点是根本原因分析的一个重要方面。它可以帮助防止安全漏洞和其他可能影响软件性能的问题。
- 无监督异常检测提供了额外的防御层
全面的安全性需要多层威胁防护。无监督机器学习识别您数据中与正常活动的偏差，而无需指定什么是异常，并且可以捕获威胁搜寻的标准方法可能错过的攻击。 - 调查威胁和探索相关性
分析与检测到的事件相关的安全数据有助于确定它们是否代表实际威胁，或者是否可以忽略。安全分析人员通过查看会话、事件时间线和来自主机的诊断信息中的模式来识别恶意活动。
根本原因分析中要避免的常见错误
根本原因分析对于识别和解决问题非常有效，但是团队应该注意一些常见的错误
- 缺乏数据验证：未能验证分析中使用的数据可能导致不正确的结论和无效的解决方案。
- 选择解决方案作为原因：诸如缺乏培训和支持或预算限制之类的问题很少是问题的根本原因。它们通常是解决方案。至关重要的是要深入研究以将问题追溯到其根源。
- 需要找到一个原因：可能导致问题的因素有很多，并且重要的是要识别所有这些因素，而不是只确定一个方便的因素。
- 没有让合适的人参与：有效且真正有效的 RCA 需要来自所有相关利益相关者的意见，包括软件开发人员、测试人员和业务分析师。
根本原因分析的好处
根本原因分析在软件开发中的好处是增强了故障排除、降低了成本和提高了效率 — 所有这些都带来了更好的产品和更快乐的客户。根本原因分析是软件开发的关键组成部分，可帮助团队识别基本错误的根源以及如何修复它们。RCA 还允许团队阻止问题再次发生。
- 有助于防止问题再次发生：RCA 使团队能够实施解决根本原因而非仅仅是症状的解决方案。通过防止问题再次发生，团队可以节省时间、降低成本并提高软件的整体质量。例如，一个软件团队可能会注意到应用程序的某个特定功能始终崩溃。通过执行 RCA，他们可能会发现该问题源于一组未得到正确处理的特定用户输入。有了这些信息，他们可以实施正确的解决方案，以阻止问题继续发生。
- 提高流程效率：通过识别根本原因，团队可以优化其流程以防止类似问题再次发生，从而提高效率、减少停机时间并简化开发流程。如果开发团队发现其持续集成管道由于测试套件问题而反复失败，他们可以执行 RCA 以找出问题是否是由于测试运行缓慢导致管道超时。现在，他们可以优化其测试套件以避免将来出现类似问题。
- 防止客户不满：根本原因分析可帮助团队解决可能影响客户满意度的问题。例如，如果团队收到用户关于某个功能加载速度太慢的投诉，他们可能会使用 RCA 来确定问题是数据库查询优化不佳。通过实施解决方案以防止该问题再次发生，例如优化查询以提高性能，他们可以提供更积极的用户体验。当软件始终满足客户期望时，它在建立信任和忠诚度方面会大有帮助，这最终可以带来收入增长和长期增长。
执行根本原因分析的技巧
- 从多个来源提取信息，并了解您的数据
在执行根本原因分析时，数据质量、可见性和理解至关重要。Elastic 提供了一个将您的所有数据整合到一个系统中的解决方案。您可以在 Kibana 中获得数据可视化以及允许您深入研究可观测性问题并调查安全事件的交互式工具。 - 与团队合作，让多人关注数据和问题
Elastic 在 Kibana 和 O11y 中为个性化协作提供扩展支持，帮助您简化工作流程并促进与团队的升级。 - 做笔记
Elastic 提供 简化的警报 和 案例管理，使您能够通过更丰富的数据和可视化上下文更快地获得见解，包括从 Kibana 中的 Elasticsearch 查询动态获取注释。对于基于查询的注释，您还可以使用注释手动注释 Kibana Lens 可视化。
使用 Elastic 进行根本原因分析
Elasticsearch 平台及其内置解决方案 — 搜索、可观测性 和 安全 — 共同充当促进根本原因分析的喷气发动机。作为将指标、日志和跟踪转换为可操作 IT 见解的最广泛部署的解决方案，Elastic 可观测性使您能够统一整个数字生态系统中的可观测性。此外，分析师认为 Elastic Security 是安全分析和 SIEM 领域的领导者。
具体来说，以下功能可加速各个阶段的根本原因分析
- 使用 Elastic Agent 和数百个 集成 摄取您的数据。
- 使用预配置的警报和异常检测接收潜在问题的自动通知，有效地将您的监控置于“自动驾驶”模式
- 应用 机器学习和 AIOps 以大规模处理大型数据集，并使用专门为促进可观测性的 RCA 而定制的交互式功能，包括 APM 相关性 和 解释日志速率峰值，以及使用诸如 会话视图、事件时间线 以及使用 Osquery 查询主机以获取诊断信息的安全调查功能。
- 使用引导式流程确定因果因素，并使用 Elastic 案例管理 协作解决根本原因和适当的解决方案，以修复和防止问题。
为了帮助您的团队充分利用根本原因分析，请开始免费试用并了解 Elastic 可以为您做些什么。