云计算环境下的软件测试自动化技术研究

李菲，杨君，曹阳，顾问

（三江学院计算机科学与工程学院，南京 210012）

0 引言

云计算以虚拟化、面向服务的计算和网格计算等成熟技术为基础，以大规模资源共享为目标，采用数量较多的高性能PC或小型服务器等较为便宜的硬件构建分布式服务器集群，提供可用性、可伸缩性都很强的计算服务[1]。客户端根据自身需要，通过浏览器等标准程序访问发布在互联网之上、以服务形式提供的计算能力、软件、存储服务、中间件平台等。云计算的服务方式包括基础设施即服务IaaS、平台即服务PaaS、软件即服务SaaS三类典型的服务方式。

1 云测试

云测试是基于云计算的一种测试方案，有效利用云计算环境资源对其他软件进行测试。一般分为两种：一是利用云端服务器中的测试软件进行测试，使用者通过远程桌面链接到服务器内的虚拟机，直接打开虚拟机内的测试软件和Web浏览器来测试本机或公网上的Web软件；二是利用云端的服务器的环境系统，用于兼容性或国际化测试，例如服务提供商提供手机测试平台，对手机App进行各类操作系统、硬件的兼容测试。这些云测试平台的优点是平台和浏览器覆盖很广，用户按需付费。但商用云测试平台的缺陷也较明显：

（1）云平台的安全性，基于信息安全的考虑，企业产品只会在本地私有云中进行测试，商用云测试平台无法满足要求；

（2）测试中出现的故障，使用商用云平台无法调试，测试中出现的错误可能是测试脚本的错误，也可能是被测系统SUT的错误，不能较好地区分；

（3）基于UI的自动化测试通常会有不稳定的情况，本地编辑好的自动化脚本可能问题较多，无法在商用云平台上正常运行；

（4）商用云测试平台只能做一些共性的测试，针对小型产品特点灵活定制的工作较少，或收费昂贵。敏捷开发要求快速响应，持续集成、持续测试这些关键开发手段必须在云测试平台中体现。

基于上述的问题，应根据产品实际特点选择云测试平台，尽管商用云测试平台兼容性强、覆盖广泛，可以覆盖所有的浏览器和平台，但互联网的公司产品发布较快，实际根据帕累托80/20原则，在各产品测试中只需要覆盖主流浏览器、平台。

2 云测试自动化流程

随着敏捷实践被越来越多地采用，在每次迭代中重新执行手动测试成为了一种不可持续的模式。没有足够的时间，无法增加更多人力执行手动测试。自动化测试则是相对手动测试而存在的一个概念，通过各类测试工具、测试套件、测试脚本，部署测试环境，具有良好的可操作性、可重复性和高效率等特点，是软件测试不可分割的一部分[2]。测试自动化主要应用在性能测试、兼容性测试、回归测试等方面，贯穿在整个软件测试阶段。云计算环境下的软件测试自动化过程包括：根据测试需求制定测试计划，设计测试脚本；根据云资源部署自动化测试环境并执行测试；分析得到的测试报告并反馈给相关人员。

在性能测试中，测试环境配置要求较高，测试人员在测试前需要花费较长时间搭建一个性能环境，且无法固化测试环境，测试结束后环境即被拆除，下一轮测试前又要重新搭建，因此能快速提供性能测试环境就显得非常重要。借助云资源自动化创建和配置测试环境，可以将测试准备工作从几小时或几天缩短至几分钟，也减少了由于测试环境问题、错误地安装依赖软件，以及其他引入问题的手动流程所导致的虚假错误数量。

在兼容性测试中，测试重点在功能兼容和软件兼容，被测软件与操作系统、Web浏览器或其他操作环境应保持兼容，遵守软件之间的标准和规范，与其他平台进行交互共享信息。兼容性测试需要使用多套测试环境，基于云的自动化测试，可使用云资源迅速搭建多套测试环境，使测试不受限于物理资源的束缚。

3 云测试平台

基于上述商用云测试平台的优缺点，以及云测试自动化的考虑，可以设计一个云测试平台，它是云计算技术提供测试服务提供的载体，测试提供者将可调用的测试资源部署在服务器上，并向用户提供调用接口，用户通过云测试平台的前端创建测试项目，完成测试计划管理、测试脚本上传、测试用例执行和测试结果展现[3]。云测试平台底层采用虚拟机技术，通过整合物理资源形成虚拟资源池，实现对资源池中虚拟资源的动态调度，在保证资源均衡优化的基础上，测试平台提供给测试人员完成回归测试、性能测试、兼容性测试的自动化工作，同时引入持续测试的思想，利用计划编排工具有效调度测试任务，完成测试工作。

3.1 平台架构

设计的云测试平台共分为5个部分，分别由物理设备、虚拟资源池、云资源管理节点、云测试前台服务器、用户Web操作组成。其中前三者属于IaaS层，提供计算和存储资源管理虚拟云测试服务器；后两者属于PaaS层，使用IaaS资源，面向云测试用户。云测试平台架构如图1所示。

图1 体系结构图

云测试平台的硬件使用两台x86架构的PC Server组成，成本较低，后续随业务发展而动态扩展资源[4]。一台服务器配置做为控制节点，标记为node1，另外一台做计算节点，标记为node2。服务器硬件配置CPU为Intel Xeon，内存16GB，硬盘1TB（可扩展为RAID磁盘），网卡为千兆双网卡。云测试平台配置云计算管理平台、虚拟机、操作系统分别采用OpenStack Essex、KVM 1.0、CentOS 7.2。

基于回归测试、性能测试和兼容性测试的需要，云测试平台采用开源工具。Selenium是目前主流的Web自动化测试工具，可用于功能测试和系统兼容性测试，Selenium IDE可自动录制测试步骤，Selenium Grid支持在多台机器上并行执行测试，测试用例能够同时在多种操作系统的多种浏览器上执行，其中一台主机（Hub）控制测试用例在其他不同主机（Node）不同浏览器下运行[5]。JMeter是开源的性能测试工具代表，可模拟大量并发负载来进行强度测试，分布式环境下的JMeter性能测试会选择一台主机（Controller）控制其他主机（Agent）执行测试脚本。出于上述测试自动化调度需要，本系统采用Jenkins持续集成工具，提供持续、自动的构建及测试软件项目，监控定时执行的任务[6]。

PaaS层的前台服务器使用Struts2和Hibernate框架，采用 Java JDK 1.7、MySQL 6.0、Tomcat 7。前台服务器调用OpenStack的API接口获取IaaS层的消息和运行状态，用户通过Web界面进行开启、关闭虚拟测试服务器等操作实际都是调用API。

3.2 平台功能结构

云测试平台按功能划分为前台服务器和后台云管理平台，前台服务器提供Web交互界面，测试人员在该界面管理测试脚本、操作测试流程，查看测试结果；后台管理平台调度虚拟机、运行测试脚本、反馈测试报告。

前台服务器的主要功能包括账户管理（注册、登录、注销、修改密码）、测试项目管理（创建测试项目、查询测试项目、删除测试项目）、测试脚本管理（添加测试脚本、删除测试脚本、保存测试脚本、查询测试脚本）、测试结果管理（测试结果查询、测试结果下载）。

后台管理平台将虚拟机分为测试控制机和测试执行机两类角色，控制机用于对测试流程的管理，执行机用于执行测试脚本，由多个虚拟化测试环境组成。自动化测试任务通过Jenkins调度自动进行，因此需要在控制机上安装Jenkins并集成Selenium Grid、JMeter插件，部署 Selenium Hub、JMeter Controller节点；测试执行机上则需要部署Selenium Node和JMeter Agent。当Jenkins中创建的计划任务被触发，后台管理平台上的测试控制机和测试执行机开始工作，协作完成测试任务。

用户根据测试计划和测试场景创建Jenkins相关测试任务，在Web界面创建虚拟机，部署性能测试、回归测试、兼容性测试等测试环境，编写调试测试脚本并上传，后台管理平台处于测试准备就绪阶段，前后台消息交互的时序图如图2所示。

后台测试控制机上设定的Jenkins Job定时时间到达，控制机将测试脚本分发到测试执行机上，如果是性能测试任务，则在测试控制机上运行JMeter Controller节点，通过命令行远程开启测试执行机上的JMeter Agent，进行分布式测试；如果是Web功能测试或兼容性测试，则在控制机上运行Selenium Hub，通过Hub节点下发操作命令给执行机上的Selenium Node节点，执行Selenium脚本进行测试；测试执行机完成测试后将结果返回给测试控制机，再由控制机传递给前台服务器输出给用户。

图2 前后台消息交互时序图

基于以上的流程，在实际Web项目测试中，使用这个云测试平台，可在Jenkins上创建多个性能测试任务、兼容性测试任务、回归测试任务，任务从晚间开始自动执行，测试人员第二天上班从Jenkins上查看测试报告，软件测试流程无人看守，实现了自动测试。

4 结语

本文研究了基于云计算的软件测试自动化技术，借助OpenStack云计算管理平台和Web服务，采用任务调度工具Jenkins、开源测试工具Selenium和JMeter设计了一个自动化测试平台，能自动化完成测试环境部署、测试脚本执行和测试结果输出，无需人工干预，从而提高开发和测试效率。但从持续集成方面看，还有一些工作未完善，例如可以结合Maven的版本编译和部署功能完成自动化构建、自动化编译和自动化测试，实现基于云计算环境的研发版本持续集成和持续改进；测试平台输出的Selenium、JMeter测试报告可以更规范更具体，形成邮件自动发送，供测试人员查看。