基于云計算的軟件測試平臺架構設計

賀敏超，劉思洋，霍朝賓

(中國電子信息產業集團有限公司第六研究所，北京 100083)

0 引言

隨著云計算由概念化步入實質性應用階段，各國紛紛加快推動云計算的發展和應用。我國也把云計算、物聯網等新興戰略性產業納入到了“十三五”規劃當中，加強了對云計算產業應用的研究。云計算是以互聯網為基礎的計算方法，它自己有著完備的數據庫，是一種新流行的科學計算方法[1]。目前我國的云計算技術處于重要的導入和發展階段，云計算在核心技術、標準體系、商業模式和安全穩定等方面與國外還存在著差距，還需要更多的積極探索和應用實踐。云計算具有高可靠性、高性價比和高便捷性的特點[2]。云計算技術主要通過網絡以按需、易擴展的方式向用戶交付所需資源，其中，云計算技術在測試領域的應用也為軟件系統測試帶來了新的曙光。

1 概述

云測試是基于云計算技術的一種新型測試模式。通過云測試平臺，測試人員能夠充分地整合測試資源，敏捷的開發管理，利用最少的資源投入來完成軟件測試工作，進一步提高測試工具和環境的利用效率，避免重復建設。云測試平臺可以提供一整套測試環境，測試人員利用虛擬桌面等手段登錄到該測試環境，不同用戶只需要列出測試目的、環境要求及使用時間，即可從云端獲得相應的測試資源。利用虛擬化技術，在指定硬件配置、軟件棧(操作系統、中間件、工具軟件)和網絡拓撲后，測試人員就可以立即展開測試，既降低了軟硬件安裝、環境配置和維護的代價，又增強了測試的靈活性。云測試平臺還能夠提供過程管理平臺，更好地實現對測試過程質量的監督。

2 云測試平臺基礎架構設計

云測試平臺主要分為4層，平臺架構設計如圖1所示。物理設備層和虛擬資源層主要為云測試平臺提供物理基礎設施支撐，管理平臺層主要在設備資源、用戶、安全、過程以及知識庫管理方面提供軟件管理策略及手段；頂層即測試服務層，主要提供虛擬測試資源的在線共享業務和開展在線測試業務。

2.1 物理設備層

物理設備層是云測試平臺實現的基礎，主要包括通用的云計算平臺基礎硬件設施，如數據庫服務器、應用服務器、磁盤陣列主機、核心交換機、路由器和測試工具等硬件，并具有測試業務實施所需的操作系統和網絡配置。

圖1 云測試平臺架構圖

整個系統平臺環境可以容納多款軟硬件產品并發執行測試，測試工具區由測試儀表、專用測試設備、交換機組成，具有良好的兼容性，是支持云計算平臺的主要物理基礎。

2.2 虛擬資源層

虛擬資源層處于物理設備層之上，支持虛擬計算資源、虛擬存儲資源和虛擬網絡資源。虛擬資源層能夠將利用率低下的硬件設備虛擬化，并向上層提供使用接口，根據實際硬件設備資源實現資源的動態分配。

云測試平臺支持基于SDN技術的虛擬網絡，實現了第2層和第3層網絡的完全真實的模擬，并可實現不同虛擬網絡在第2層網絡下的完全隔離[3]。采用虛擬化技術，根據測試任務和測試環境的變化，能夠快速改變系統組織模式、硬件與軟件結構、網絡拓撲結構，提高測試效率。

2.3 管理平臺層

管理平臺層處于虛擬資源層之上，由測試資源和用戶資源的多個管理模塊組成，管理平臺層的各個模塊提供了對測試項目的管理功能。

由于測試項目部署在云平臺上，設備資源管理模塊能夠對虛擬機功能、物理機功能、資源調控和項目動態遷移功能進行管理，直接為用戶提供對底層設備物理資源虛擬化的使用接口，對測試項目進行資源調控和動態遷移。同時，系統具備用戶權限配置管理模塊，不同角色的用戶具有不同權限，實現測試項目的安全訪問控制。平臺通過安全管理和過程管理模塊，負責項目配置和測試流程管理，提供對每個測試項目的全生命周期管理和業務數據輔助分析。

測試知識庫是云測試平臺系統的數據倉庫，建立了完整的知識體系，并在測試使用過程中持續構建、不斷擴展知識庫內容。在測試知識庫中，對測試標準、測試方案、測試用例和報告等信息進行統一管理。具有通用的測試腳本，便于進行二次開發；知識庫中保存了常用測試拓撲資源，能夠有效提高測試效率。

2.4 測試服務層

測試服務層能夠提供虛擬測試資源共享服務和在線測試服務。

虛擬測試資源共享服務的載體為云測試管理平臺。最底層是由高性能服務器、網絡設備和安全防護設備組成的云計算物理資源池，在云計算物理資源池之上是一個高性能的云計算資源管理平臺，對下管理云計算物理資源池中的物理資源，對上為云測試平臺網站上的在線測試服務、應用系統服務及云測試平臺網站本身提供計算、存儲和網絡資源。

虛擬測試資源共享服務可實現：

(1)為測試業務提供計算資源

在云計算資源管理后臺，通常可在短時間內獲得任意數量測試業務所需的主機，這一特性使得測試業務的實施可以完全動態、按需使用計算能力[4]。

(2)為測試業務提供存儲資源

云計算資源管理后臺設計了塊存儲設備虛擬化的功能，該功能可以為主機提供虛擬的塊存儲設備(blockstorage)，存儲了公共資源知識庫，分別為案例庫、用例庫、缺陷庫和標準規范庫；還包括了測試環境、測試過程所需要的數據等[5]。它獨立于主機的生命周期而存在，可以被連接到任意運行中的主機上。

(3)為測試業務提供網絡資源

云計算資源管理后臺的網絡系統以SDN方式來實現，具備二層網絡和三層網絡的功能，分別稱之為路由器和私有網絡(VxNet)。路由器用于多個受管私有網絡之間互聯，并提供五項附加服務：DHCP服務、端口轉發、隧道服務、VPN服務、過濾控制，涵蓋了常用的網絡配置與管理工作。私有網絡(Virtual Extensible Network，VxNet)類似物理世界中使用交換機將多臺物理服務器連接在一起組成的局域網。云計算資源管理后臺為每個用戶提供了一個缺省基礎網絡VxNet-0，其內置有DHCP服務，用戶只需要將主機接入缺省基礎網絡即可獲得內網IP地址，并與其他主機內部連通。

(4)為測試實施提供備份

云測試平臺具有在塊設備級別上進行硬盤的備份與恢復的能力，可以同時對多張硬盤(包括系統盤和數據盤)做備份，也可以對正在運行的主機做在線備份。一張硬盤可以有多個備份鏈，每條備份鏈包括一個全量備份點以及多個增量備份點，備份可用于捕捉硬盤在某一個時刻的狀態，未來可以隨時恢復到這個狀態。

(5)為測試資源提供負載均衡器

負載均衡器可以將來自多個網絡地址的訪問流量分發到多臺主機上，且支持自動檢測并隔離不可用的主機，從而提高業務的服務能力和可用性[6]。同時，還可以隨時通過添加或刪減主機來調整服務能力，而且這些操作不會影響業務的正常訪問。

(6)為測試業務的實施提供映像服務

映像(Image)是一個包含了軟件及必要配置的機器模版。作為基礎軟件，操作系統是必需的，用戶也可以根據自己的需求將任何應用軟件(比如數據庫、中間件等)放入映像中。云測試平臺為了使測試用戶快速建設測試環境，為用戶提供了兩類映像。其一是在云測試平臺云計算資源管理后臺提供的“系統映像”，包括了Linux、Windows等操作系統。其二是用戶通過捕獲一個主機來自行創建的，為“自有映像”。

測試服務層直接面向用戶提供主要的測試功能。云測試平臺為用戶提供了可覆蓋軟件測試全生命周期的測試過程管理平臺，集成了開展測試所需的各種測試工具和環境，可向用戶提供專業的靜態分析、單元測試、集成測試、配置項測試和數據統計分析等在線測試服務[7]，測試過程如圖2所示。

圖2 軟件在線測試過程

(1)靜態分析

用戶可在云測試平臺使用C/C++語言靜態分析工具對軟件進行代碼質量檢查和度量分析，FPGA軟件使用編碼規則檢查工具和靜態時序分析工具進行編碼規則檢查和靜態時序分析，并可在線生成分析報告。

(2)單元測試

軟件單元測試的目的是檢查每個軟件單元能否正確地實現設計說明中的功能、性能、接口和其他設計約束等要求，發現單元內可能存在的各種錯誤。用戶可針對不同類型的軟件在云平臺選擇不同的單元測試工具，例如TBrun或C++test，針對軟件單元開展語句、分支、條件、路徑等覆蓋率測試，生成測試報告。

(3)集成測試

軟件集成測試的目的是檢驗軟件單元和軟件部件之間的接口關系，并驗證軟件部件是否符合設計要求。集成測試是在單元測試的基礎上，在將所有的軟件單元按照概要設計規格的要求組裝成模塊、子系統或系統的過程中各部分工作是否達到或實現相應技術指標及要求的活動。用戶可在云平臺使用TBrun或C++test工具針對軟件開展集成測試，生成測試報告。

(4)配置項測試

軟件配置項測試的目的是檢驗軟件配置項與軟件需求規格說明的一致性。軟件配置項測試內容包括：功能測試、性能測試、接口測試、余量測試和邊界測試、人機交互界面測試、強度測試、可靠性測試、安全性測試、恢復性測試、安裝性測試等[8]；針對嵌入式系統，云測試平臺可提供全數字化仿真環境，用戶可利用該環境運行被測軟件，檢驗軟件的功能、性能等指標是否滿足需求規格說明要求；FPGA軟件可開展功能仿真測試、門級仿真測試和時序仿真測試。

(5)測試數據統計分析

云測試平臺能夠基于測試數據庫，支持對各類測試信息的查詢和統計，確保各類統計報表的完整性、準確性和一致性；針對每個被測對象，給出測試用例的執行情況與執行結果統計表，軟件問題匯總及其分類統計表；支持各類報表的定制和自動生成，支持數據對比分析和圖像化顯示功能，并能夠對查詢結果進行導出和備份。

3 云技術測試平臺優勢分析

云測試平臺提供的服務范圍廣，可擴展性強。相比于傳統測試方式，云測試的優勢顯著：能夠隨著測試需求的頻繁變化，提供可在云端部署、配置的測試環境，集成大量測試工具集，極大地減少成本投入，并且能夠更加真實地模擬分布式虛擬用戶環境，滿足對不同測試工具和操作系統的需求。測試人員利用云測試平臺，可以實現盡早測試，使得各種大型試驗可以交叉并行開展，開發和測試并行推進，不必在項目最后階段才進行測試，從而能夠顯著提高效率，加速測試進程。

4 結論

隨著云計算技術的推廣和普及，基于云技術的測試平臺將會成為今后的一個發展趨勢，云計算的快速發展在給人們帶來諸多好處的同時，也帶來了新的安全隱憂，其安全防護技術也有待進一步深入研究，與傳統信息系統相比，云測試平臺有其自身的特殊性，在實際應用中，應進一步完善設計架構，加強安全防護措施，以適應新技術的發展。