云計算環境下的軟件測試自動化技術研究

李菲，楊君，曹陽，顧問

（三江學院計算機科學與工程學院，南京 210012）

0 引言

云計算以虛擬化、面向服務的計算和網格計算等成熟技術為基礎，以大規模資源共享為目標，采用數量較多的高性能PC或小型服務器等較為便宜的硬件構建分布式服務器集群，提供可用性、可伸縮性都很強的計算服務[1]?？蛻舳烁鶕陨硇枰?，通過瀏覽器等標準程序訪問發布在互聯網之上、以服務形式提供的計算能力、軟件、存儲服務、中間件平臺等。云計算的服務方式包括基礎設施即服務IaaS、平臺即服務PaaS、軟件即服務SaaS三類典型的服務方式。

1 云測試

云測試是基于云計算的一種測試方案，有效利用云計算環境資源對其他軟件進行測試。一般分為兩種：一是利用云端服務器中的測試軟件進行測試，使用者通過遠程桌面鏈接到服務器內的虛擬機，直接打開虛擬機內的測試軟件和Web瀏覽器來測試本機或公網上的Web軟件；二是利用云端的服務器的環境系統，用于兼容性或國際化測試，例如服務提供商提供手機測試平臺，對手機App進行各類操作系統、硬件的兼容測試。這些云測試平臺的優點是平臺和瀏覽器覆蓋很廣，用戶按需付費。但商用云測試平臺的缺陷也較明顯：

（1）云平臺的安全性，基于信息安全的考慮，企業產品只會在本地私有云中進行測試，商用云測試平臺無法滿足要求；

（2）測試中出現的故障，使用商用云平臺無法調試，測試中出現的錯誤可能是測試腳本的錯誤，也可能是被測系統SUT的錯誤，不能較好地區分；

（3）基于UI的自動化測試通常會有不穩定的情況，本地編輯好的自動化腳本可能問題較多，無法在商用云平臺上正常運行；

（4）商用云測試平臺只能做一些共性的測試，針對小型產品特點靈活定制的工作較少，或收費昂貴。敏捷開發要求快速響應，持續集成、持續測試這些關鍵開發手段必須在云測試平臺中體現。

基于上述的問題，應根據產品實際特點選擇云測試平臺，盡管商用云測試平臺兼容性強、覆蓋廣泛，可以覆蓋所有的瀏覽器和平臺，但互聯網的公司產品發布較快，實際根據帕累托80/20原則，在各產品測試中只需要覆蓋主流瀏覽器、平臺。

2 云測試自動化流程

隨著敏捷實踐被越來越多地采用，在每次迭代中重新執行手動測試成為了一種不可持續的模式。沒有足夠的時間，無法增加更多人力執行手動測試。自動化測試則是相對手動測試而存在的一個概念，通過各類測試工具、測試套件、測試腳本，部署測試環境，具有良好的可操作性、可重復性和高效率等特點，是軟件測試不可分割的一部分[2]。測試自動化主要應用在性能測試、兼容性測試、回歸測試等方面，貫穿在整個軟件測試階段。云計算環境下的軟件測試自動化過程包括：根據測試需求制定測試計劃，設計測試腳本；根據云資源部署自動化測試環境并執行測試；分析得到的測試報告并反饋給相關人員。

在性能測試中，測試環境配置要求較高，測試人員在測試前需要花費較長時間搭建一個性能環境，且無法固化測試環境，測試結束后環境即被拆除，下一輪測試前又要重新搭建，因此能快速提供性能測試環境就顯得非常重要。借助云資源自動化創建和配置測試環境，可以將測試準備工作從幾小時或幾天縮短至幾分鐘，也減少了由于測試環境問題、錯誤地安裝依賴軟件，以及其他引入問題的手動流程所導致的虛假錯誤數量。

在兼容性測試中，測試重點在功能兼容和軟件兼容，被測軟件與操作系統、Web瀏覽器或其他操作環境應保持兼容，遵守軟件之間的標準和規范，與其他平臺進行交互共享信息。兼容性測試需要使用多套測試環境，基于云的自動化測試，可使用云資源迅速搭建多套測試環境，使測試不受限于物理資源的束縛。

3 云測試平臺

基于上述商用云測試平臺的優缺點，以及云測試自動化的考慮，可以設計一個云測試平臺，它是云計算技術提供測試服務提供的載體，測試提供者將可調用的測試資源部署在服務器上，并向用戶提供調用接口，用戶通過云測試平臺的前端創建測試項目，完成測試計劃管理、測試腳本上傳、測試用例執行和測試結果展現[3]。云測試平臺底層采用虛擬機技術，通過整合物理資源形成虛擬資源池，實現對資源池中虛擬資源的動態調度，在保證資源均衡優化的基礎上，測試平臺提供給測試人員完成回歸測試、性能測試、兼容性測試的自動化工作，同時引入持續測試的思想，利用計劃編排工具有效調度測試任務，完成測試工作。

3.1 平臺架構

設計的云測試平臺共分為5個部分，分別由物理設備、虛擬資源池、云資源管理節點、云測試前臺服務器、用戶Web操作組成。其中前三者屬于IaaS層，提供計算和存儲資源管理虛擬云測試服務器；后兩者屬于PaaS層，使用IaaS資源，面向云測試用戶。云測試平臺架構如圖1所示。

圖1 體系結構圖

云測試平臺的硬件使用兩臺x86架構的PC Server組成，成本較低，后續隨業務發展而動態擴展資源[4]。一臺服務器配置做為控制節點，標記為node1，另外一臺做計算節點，標記為node2。服務器硬件配置CPU為Intel Xeon，內存16GB，硬盤1TB（可擴展為RAID磁盤），網卡為千兆雙網卡。云測試平臺配置云計算管理平臺、虛擬機、操作系統分別采用OpenStack Essex、KVM 1.0、CentOS 7.2。

基于回歸測試、性能測試和兼容性測試的需要，云測試平臺采用開源工具。Selenium是目前主流的Web自動化測試工具，可用于功能測試和系統兼容性測試，Selenium IDE可自動錄制測試步驟，Selenium Grid支持在多臺機器上并行執行測試，測試用例能夠同時在多種操作系統的多種瀏覽器上執行，其中一臺主機（Hub）控制測試用例在其他不同主機（Node）不同瀏覽器下運行[5]。JMeter是開源的性能測試工具代表，可模擬大量并發負載來進行強度測試，分布式環境下的JMeter性能測試會選擇一臺主機（Controller）控制其他主機（Agent）執行測試腳本。出于上述測試自動化調度需要，本系統采用Jenkins持續集成工具，提供持續、自動的構建及測試軟件項目，監控定時執行的任務[6]。

PaaS層的前臺服務器使用Struts2和Hibernate框架，采用 Java JDK 1.7、MySQL 6.0、Tomcat 7。前臺服務器調用OpenStack的API接口獲取IaaS層的消息和運行狀態，用戶通過Web界面進行開啟、關閉虛擬測試服務器等操作實際都是調用API。

3.2 平臺功能結構

云測試平臺按功能劃分為前臺服務器和后臺云管理平臺，前臺服務器提供Web交互界面，測試人員在該界面管理測試腳本、操作測試流程，查看測試結果；后臺管理平臺調度虛擬機、運行測試腳本、反饋測試報告。

前臺服務器的主要功能包括賬戶管理（注冊、登錄、注銷、修改密碼）、測試項目管理（創建測試項目、查詢測試項目、刪除測試項目）、測試腳本管理（添加測試腳本、刪除測試腳本、保存測試腳本、查詢測試腳本）、測試結果管理（測試結果查詢、測試結果下載）。

后臺管理平臺將虛擬機分為測試控制機和測試執行機兩類角色，控制機用于對測試流程的管理，執行機用于執行測試腳本，由多個虛擬化測試環境組成。自動化測試任務通過Jenkins調度自動進行，因此需要在控制機上安裝Jenkins并集成Selenium Grid、JMeter插件，部署 Selenium Hub、JMeter Controller節點；測試執行機上則需要部署Selenium Node和JMeter Agent。當Jenkins中創建的計劃任務被觸發，后臺管理平臺上的測試控制機和測試執行機開始工作，協作完成測試任務。

用戶根據測試計劃和測試場景創建Jenkins相關測試任務，在Web界面創建虛擬機，部署性能測試、回歸測試、兼容性測試等測試環境，編寫調試測試腳本并上傳，后臺管理平臺處于測試準備就緒階段，前后臺消息交互的時序圖如圖2所示。

后臺測試控制機上設定的Jenkins Job定時時間到達，控制機將測試腳本分發到測試執行機上，如果是性能測試任務，則在測試控制機上運行JMeter Controller節點，通過命令行遠程開啟測試執行機上的JMeter Agent，進行分布式測試；如果是Web功能測試或兼容性測試，則在控制機上運行Selenium Hub，通過Hub節點下發操作命令給執行機上的Selenium Node節點，執行Selenium腳本進行測試；測試執行機完成測試后將結果返回給測試控制機，再由控制機傳遞給前臺服務器輸出給用戶。

圖2 前后臺消息交互時序圖

基于以上的流程，在實際Web項目測試中，使用這個云測試平臺，可在Jenkins上創建多個性能測試任務、兼容性測試任務、回歸測試任務，任務從晚間開始自動執行，測試人員第二天上班從Jenkins上查看測試報告，軟件測試流程無人看守，實現了自動測試。

4 結語

本文研究了基于云計算的軟件測試自動化技術，借助OpenStack云計算管理平臺和Web服務，采用任務調度工具Jenkins、開源測試工具Selenium和JMeter設計了一個自動化測試平臺，能自動化完成測試環境部署、測試腳本執行和測試結果輸出，無需人工干預，從而提高開發和測試效率。但從持續集成方面看，還有一些工作未完善，例如可以結合Maven的版本編譯和部署功能完成自動化構建、自動化編譯和自動化測試，實現基于云計算環境的研發版本持續集成和持續改進；測試平臺輸出的Selenium、JMeter測試報告可以更規范更具體，形成郵件自動發送，供測試人員查看。