基于JMeter的接口撥測系統(tǒng)設計

黃鵬 高雅濛 程小賢

摘要：隨著網(wǎng)絡應用數(shù)量的持續(xù)增長，服務質(zhì)量已經(jīng)成為決定用戶體驗的核心因素。面對網(wǎng)絡環(huán)境下應用質(zhì)量保障的挑戰(zhàn)，確保網(wǎng)絡應用的穩(wěn)定性以支持其順暢運行顯得尤為重要。通過實時監(jiān)測和快速故障診斷，能夠迅速定位并解決問題，縮短故障的持續(xù)時間，從而增強應用的穩(wěn)定性。鑒于此，全面介紹了撥測系統(tǒng)的背景、理論基礎以及接口測試工具的選擇比較；然后引入JMeter的相關知識，為自主研發(fā)撥測系統(tǒng)的架構(gòu)和模塊設計提供了理論支撐，并詳盡描述了自研撥測系統(tǒng)的設計流程；最后對自研系統(tǒng)的優(yōu)點進行闡述，通過接口撥測實現(xiàn)對Web應用可用性的監(jiān)控，證明了該系統(tǒng)具有很高的實用價值。

關鍵詞：JMeter工具；接口測試；健康檢查；撥測系統(tǒng)；任務調(diào)度

中圖分類號：TP319? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2024）07-0026-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.07.007

0? ? 引言

隨著網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，采用B/S架構(gòu)應用成為企業(yè)信息化主流。但網(wǎng)絡應用也存在服務無法訪問、異常等問題，造成用戶體驗不佳等。現(xiàn)在應用缺少監(jiān)測手段，故障發(fā)現(xiàn)周期長，進而解決緩慢，甚至有些情況下會導致業(yè)務受影響中斷，但無告警產(chǎn)生，直到用戶投訴大量產(chǎn)生時，系統(tǒng)故障才被發(fā)現(xiàn)。

因此，監(jiān)控保障應用穩(wěn)定性變得尤為重要。撥測系統(tǒng)扮演著關鍵角色，相比于傳統(tǒng)人工接收故障工單反饋，它能在提升應用穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要作用，通過對網(wǎng)絡應用的實時測量，幫助用戶快速識別問題，快速響應處理并解決問題，縮短故障的持續(xù)時間，減小影響范圍。

1? ? 撥測系統(tǒng)原理

與被動模式相反，撥測系統(tǒng)[1]采用主動模式，它通過內(nèi)部觸發(fā)接口調(diào)用判斷和監(jiān)控應用的正確性來監(jiān)控保障應用的穩(wěn)定性。業(yè)務應用程序?qū)ν獗┞督涌冢瑩軠y系統(tǒng)通過模擬客戶端或者Web瀏覽器向應用程序發(fā)送請求，應用程序接收請求后對接收到的數(shù)據(jù)做處理，同時向撥測系統(tǒng)返回請求應答，然后撥測系統(tǒng)解析響應體是否符合預期，判斷應用程序是否正常，是否對外正常提供服務，可以幫助確保應用程序的質(zhì)量和可靠性。

通常判斷響應體是否符合預期有以下兩種方式：

1）判斷響應狀態(tài)碼[2]：應用程序默認請求成功會返回狀態(tài)碼200；假如請求錯誤返回400、404、500等狀態(tài)碼，則意味著Web應用出錯。

2）判斷響應數(shù)據(jù)：通過相等、包含、正則表達式等手段檢查數(shù)據(jù)特性是否正確與完整，從而判斷應用程序的正確性。

2? ? 接口測試工具對比

撥測系統(tǒng)底層采用接口測試方式實現(xiàn)。市面上有很多測試工具可供選擇，下面就常見的三種方式進行介紹：

1）編程方式：使用開源社區(qū)封裝的Http客戶端工具包，通過編寫程序方式調(diào)用接口，接收響應，判斷檢測結(jié)果。此方式靈活性、定制化程度高，但耦合性也同樣高，后續(xù)修改可能大，不利于擴展。

2）Postman工具[3]：它是一款輕量級接口測試工具，主要測試RESTful[4]接口，其特點包括簡單易用、界面簡潔、快速上手；專注于Http請求，功能相對簡單，響應斷言支持不夠。它適合作為一個獨立工具，在開發(fā)、自測階段供程序員使用。

3）JMeter工具[5]：它是Apache基金會開發(fā)的一款功能全面的性能測試工具，既支持性能測試，也支持接口測試。純Java跨平臺工具，支持Windows、Linux多平臺；功能強大，支持編程式的前置后置處理，靈活度高；可作為獨立工具使用，也提供開發(fā)庫方便程序使用。

通過上述接口測試工具的對比可知，JMeter工具既可作為獨立工具做接口測試和排錯，又可被程序調(diào)用使用，功能強大，擴展能力強，自研系統(tǒng)將基于JMeter腳本設計撥測系統(tǒng)。

3? ? 自研撥測系統(tǒng)

3.1? ? 創(chuàng)建JMeter腳本步驟

自研撥測系統(tǒng)以JMeter腳本為核心，圍繞Jmx腳本上傳、執(zhí)行、結(jié)果解析、告警構(gòu)建業(yè)務系統(tǒng)，因此在詳細介紹系統(tǒng)設計之前，有必要就如何創(chuàng)建JMeter腳本做簡要介紹。按照下述步驟創(chuàng)建Jmx腳本：

1）啟動JMeter應用：進入JMeter_Home下的bin目錄，雙擊jmeter.bat文件啟動程序界面；

2）創(chuàng)建測試計劃：打開JMeter后，首先創(chuàng)建測試計劃，選中“測試計劃”，右鍵選擇添加“線程組”，在線程組界面根據(jù)需要設置線程數(shù)、啟動時間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)；

3）添加采樣器：在線程組處右鍵，選擇添加“HTTP Request”采樣器，在HTTP采樣器界面上填寫服務器IP、端口、路徑、請求方式、參數(shù)等信息；

4）添加配置元素：根據(jù)需要，可以在線程組和采樣器上添加配置元素，比如添加Http Cookie管理器、Http請求頭管理器、默認配置等內(nèi)容；

5）添加預處理和后處理器：在線程組和采樣器上增加處理器，用于對采樣器發(fā)送請求前的攔截處理、響應后的數(shù)據(jù)處理；

6）添加斷言：在采樣器上添加斷言，用于驗證服務器響應是否符合預期；

7）添加監(jiān)聽器：在線程組上添加各類監(jiān)聽器，對線程組下所有采樣器的執(zhí)行數(shù)據(jù)進行收集、分析和展示。

通過上述步驟，完成對第三方接口的測試配置，點擊“運行”按鈕測試接口正確性，這樣就完成了一個JMeter腳本的編寫，最后點擊“保存”按鈕會生成一個Jmx腳本文件，自研撥測系統(tǒng)利用Jmx文件實現(xiàn)應用的撥測功能。

3.2? ? 架構(gòu)設計

自研撥測系統(tǒng)采用程序加JMeter腳本方式設計實現(xiàn)。圖1展示了整個系統(tǒng)的設計圖，整個系統(tǒng)分為三個部分：

第一部分生成Jmx文件，利用前面小節(jié)的JMeter創(chuàng)建步驟，編寫、調(diào)試并生成Jmx腳本，保證Jmx正確實現(xiàn)對第三方應用程序的接口調(diào)用。

第二部分是自研撥測系統(tǒng)，它由多個模塊組成，模塊相互配合，完成Jmx腳本的保存/執(zhí)行、結(jié)果的解析、異常告警的觸發(fā)。

第三部分為第三方應用服務，它們對外開放暴露接口，方便撥測系統(tǒng)檢測服務狀態(tài)。

3.3? ? 模塊設計

依據(jù)撥測系統(tǒng)架構(gòu)設計，撥測系統(tǒng)共分為6個模塊，分別為Upload配置模塊、調(diào)度器模塊、JMeter引擎模塊、日志模塊、告警模塊、查詢模塊。

3.3.1? ? Upload配置模塊

該模塊提供JMeter腳本文件的配置維護功能，負責將JMeter腳本文件從本地上傳到業(yè)務服務器上。在用戶界面上使用“文件上傳”組件，同時錄入腳本文件的相關信息，例如：腳本描述、告警接收人、告警接收人郵箱、抄送人郵箱、腳本的時間調(diào)度表達式。該模塊除持久化腳本文件數(shù)據(jù)外，還會根據(jù)調(diào)度表達式調(diào)用調(diào)度器模塊。

3.3.2? ? 調(diào)度器模塊

調(diào)度器模塊采用任務方式管理維護，用戶使用上傳配置模塊完成腳本文件上傳后，調(diào)度器模塊會新建一個周期任務。周期任務可以按秒、分鐘、小時、天、周、月等時間周期執(zhí)行。服務端的調(diào)度框架有很多，這里采用Spring的TaskSchedule[6]實現(xiàn)，它是一個輕量級的任務調(diào)度器，允許開發(fā)者輕松地安排和管理周期性任務，如定時統(tǒng)計數(shù)據(jù)、定時清理緩存等。它是Spring自帶的調(diào)度框架，開發(fā)者無須引入額外的第三方類庫，無須安裝額外的第三方服務，集成方便；無須編寫復雜的代碼，易于使用；支持多種任務執(zhí)行策略，靈活度高。當任務觸發(fā)時間到達后，調(diào)度器模塊會調(diào)用JMeter引擎模塊。

3.3.3? ? JMeter引擎模塊

JMeter引擎模塊用來調(diào)用JMeter腳本文件，生成測試報告。制作腳本文件使用JMeter圖形化界面方式，而這里利用JMeter程序開發(fā)庫實現(xiàn)。在自研撥測系統(tǒng)里引入開發(fā)庫，導入并使用已定義的類和方法完成腳本文件的執(zhí)行。

3.3.4? ? 日志模塊

JMeter腳本的運行結(jié)果是Html報告文件，日志模塊會將Html報告整體打包壓縮，保存在對象服務器Minio中；同時解析報告文件夾中的JSON數(shù)據(jù)，判斷本次撥測結(jié)果。如果運行成功，僅僅將日志記錄持久化到數(shù)據(jù)庫，后續(xù)為查詢模塊提供數(shù)據(jù)。如果運行失敗，通知告警模塊進行處理，并將日志記錄持久化到數(shù)據(jù)庫中。

3.3.5? ? 告警模塊

該模塊用于發(fā)送通知，當JMeter腳本運行失敗時，根據(jù)上傳腳本時預先設置的發(fā)送人郵箱、抄送人郵箱，給責任人發(fā)送郵件告警，同時郵箱附件包括Html報告。最后將日志記錄狀態(tài)從未處理更新為已處理。

3.3.6? ? 查詢模塊

該模塊提供靈活的查詢條件，方便用戶根據(jù)需要篩選和查詢?nèi)罩尽＠绺鶕?jù)日志狀態(tài)查詢歷史日志數(shù)據(jù)，便于對問題進行回溯和分析。同時，將調(diào)度器模塊的能力暴露給用戶，用戶可以查詢調(diào)度任務，查看正在運行的調(diào)度任務并針對任務進行手動啟動、停止、刪除操作。

3.4? ? 數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)撥測系統(tǒng)的模塊設計，提取業(yè)務概念名詞抽象出數(shù)據(jù)庫實體表，Upload配置模塊對應script表，調(diào)度器模塊對應task表，日志模塊對應log_record表，告警模塊對應alarm_record表。系統(tǒng)里一個JMeter腳本上傳配置完成后，script表新增一條腳本記錄，task表也新增一條對應任務記錄，log_record和alarm_record表隨著腳本被定時調(diào)度以及告警觸發(fā)與清除在對應表里新增若干記錄。

下面詳細介紹四張表擁有的字段含義：

1）script表記錄腳本信息，包含腳本名稱、腳本描述、腳本文件所在地址、觸發(fā)時間cron表達式、腳本告警接收人郵箱、告警抄送人郵箱列表信息。

2）task表記錄任務信息，task_id是任務主鍵，script_id是外鍵，指向script表，task和script一對一關系，每當新增一條script記錄，就會同步新增一條task任務，同時在程序內(nèi)存里的調(diào)度器模塊會新增一個任務對象，用于等待觸發(fā)任務執(zhí)行。

3）log_record表記錄腳本運行日志數(shù)據(jù)。script_id是外鍵，指向script表。task每運行一次，log_record就新增一條記錄。status字段表示本次運行結(jié)果成功還是失敗；report_url字段表示本次運行產(chǎn)生的報告文件地址；process_flag字段針對失敗狀態(tài)時有效，標記是否已經(jīng)處理發(fā)送告警。

4）alarm_record表存儲發(fā)送告警的數(shù)據(jù)記錄。log_record_id是外鍵，指向log_record表，表示當前告警來源于哪一個日志記錄。script_id字段是外鍵，冗余字段，方便快速找到告警對應的腳本信息數(shù)據(jù)。alarm_type字段是告警類型，可選值有上報告警和清除告警兩種。valid字段表示當前告警有效性，用于實現(xiàn)發(fā)送清除告警功能。

4? ? 自研撥測系統(tǒng)的優(yōu)點

自研的撥測系統(tǒng)采用程序和JMeter腳本方式，具有很多優(yōu)點。

1）程序和腳本耦合低：意味著它們之間的依賴較少，互相影響較小。這樣的設計有助于降低系統(tǒng)復雜性，提高代碼的可維護性和可讀性。通過模塊化封裝，可以將程序和腳本分離，使得職責和功能更為清晰。

2）擴展容易：程序和腳本分離的設計使得系統(tǒng)具有較好的可擴展性。當需要新增功能和修改現(xiàn)有功能時，可以在不影響其他部分的前提下獨立對腳本進行調(diào)整。

3）調(diào)試方便靈活：程序和腳本耦合低、職責分明的情況下，排查和調(diào)試問題變得更加容易。當出現(xiàn)問題時，可以快速定位故障邊緣和故障源，并通過腳本進行調(diào)試驗證。

4）支持豐富：依托JMeter的接口類型多樣性能力，還可以支持數(shù)據(jù)庫、Dubbo等形式的接口測試，提供多樣的撥測能力，但程序調(diào)用方式固定不變。

總之，程序和腳本方式耦合度低、職責分明、擴展容易、調(diào)試方便靈活，有助于提高軟件的質(zhì)量、可靠性和可維護性，同時降低了開發(fā)和運維的難度。

5? ? 結(jié)束語

本文介紹了撥測系統(tǒng)的重要性、應用價值、基本工作原理以及各種接口測試工具的差異，然后展示了JMeter腳本的創(chuàng)建步驟，接著詳細說明了自研撥測系統(tǒng)的設計與實施過程，最后對自主研發(fā)的撥測系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)點進行了闡述。

[參考文獻]

[1] 鐘鼎，郭志林，鄧瓊，等.一種面向互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)控的撥測系統(tǒng)[J].信息通信，2014（3）：247-248.

[2] 高文輝.軟件測試中接口測試概述與實踐[J].數(shù)字技術與應用，2020，38（3）：112.

[3] 陳曉陽.基于Java反射自動生成Postman接口測試文件的方法[J].電腦編程技巧與維護，2021（9）：27-28.

[4] 陳銳，何華軍，王辰.基于RESTful接口的基礎數(shù)據(jù)對接設計[J].電腦編程技巧與維護，2022（9）：122-124.

[5] 張億軍.JMeter測試應用研究[J].信息技術與信息化，2021（10）：61-64.

[6] 丁振凡，李馨梅.Spring的任務定時調(diào)度方法的研究比較[J].智能計算機與應用，2012，2（4）：55-56.

收稿日期：2023-12-14

作者簡介：黃鵬（1985—），男，陜西人，助理工程師，研究方向：DevOps工具鏈和Web開發(fā)。