CN103581247A - 一种基于云计算环境的分布式Web测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种基于云计算环境的Web测试方法，利用云计算的弹性计算资源，实现弹性的Web测试。方法设计了Web测试的弹性部署环境，和Web测试的弹性测试客户端。弹性部署环境的目的是为了模拟大规模用户请求时的服务器部署，它利用云计算构架实现动态的服务器节点增删、Web应用自动部署、请求和相应的监视、以及服务器节点处理请求的负载均衡。弹性测试客户端的目的是为了模拟大规模用户请求行为，它同样利用云计算构架的虚拟化资源来创建海量的用户请求，通过可配置的方式设置测试请求的详细信息，并实现大规模测试结果的统计。

Description

一种基于云计算环境的分布式Web测试方法

技术领域

本发明涉及分布式网络和软件测试方法，尤其涉及一种基于云计算环境的分布式Web应用测试方法，属于分布式Web应用测试技术领域。

背景技术

目前在互联网上的Web应用繁多，从传统的Web网站，到类似Gmail的富用户体验应用，各种Web应用为用户提供了各类信息服务，并开始取代桌面应用程序的很多功能，成为互联网应用，乃至整个计算机应用的发展趋势。同时随着移动设备(智能手机、平板电脑)的兴起，Web应用的跨平台访问特性使得它成为未来移动互联网应用开发的首选，将为海量的用户提供服务。在这种趋势下，对Web应用的功能和性能就有了更高的要求，Web应用的开发者需要保证程序的功能和性能在海量请求和资源有限的情况下达到让用户满意的效果，保证这种效果的方式就是进行完善的Web应用测试。

Web应用测试是对Web应用的功能和性能进行检查，保证其满足应用设计需求和用户访问要求，在传统软件工程方法中，对Web应用测试的各个方面进行了详细的设计：一般Web应用测试将包括单元测试、功能测试、压力测试、用户接受度测试等，从白盒及黑盒两种途径对Web应用的质量进行保证。然而，传统的Web应用测试方法局限于有限的测试环境中，其局限主要体现在三个方面：第一，测试的部署环境与真实部署环境不同，无法实现对大规模、分布式部署环境的模拟；第二，测试的客户请求数量较为有限，在压力测试中，受到测试客户端的计算能力限制，无法模拟真实互联网上海量用户访问的情况；第三，无法完整地测试客户端兼容性问题(例如不同浏览器终端访问的问题)。

针对以上问题，发明人认为利用云计算的资源弹性特性对Web测试进行改进是一种合理的方法，其根本目标就在于实现测试部署环境和客户端测试请求的弹性，从而以较小成本实现真实环境的Web应用测试，为应用的真实部署提供质量保证。因此提出了如下创新的、具有动态弹性特性的分布式云计算Web测试方法。

发明内容

本发明提供了一种基于云计算的Web应用测试方法，该方法利用云计算和分布式计算环境，可以有效模拟弹性的和海量的用户请求情况，并提供弹性的Web应用测试部署环境，结合自动化测试工具和监控报表工具，使得Web应用开发者可以以较小的硬件成本和较短的测试时问，实现大规模用户压力测试的能力，为Web应用在真实互联网环境中的成功部署和服务提供了质量保证。

为实现上述目标，本发明的技术方案是：

一种基于云计算的Web应用测试方法，所述方法包括Web测试的弹性部署环境，和Web测试的弹性测试客户端，及其他自动化测试所需方法。

弹性部署环境模拟大规模用户请求时的服务器部署，利用云计算构架实现动态的服务器节点增删、Web应用自动部署、请求和相应的监视、以及服务器节点处理请求的负载均衡。弹性测试客户端模拟大规模用户请求行为，利用云计算构架来创建海量的用户请求客户端，通过可配置的方式设置测试请求的详细信息，并实现大规模测试结果的统计。弹性部署环境和测试客户端都利用了云计算平台的基础设施服务层(Infrastructure as a Service)，来获得弹性的资源和计算能力。

在弹性部署环境中，包括以下这些组件：

a)部署接入点：提供单点自动部署功能，将Web应用的部署文件和资源(包括部署配置文件)传输到测试部署环境中，传输方式包含以下几种：

■文件传输方式直接提交打包的部署文件和资源：开发者将Web应用按照部署服务器要求打包，并通过文件传输接口(FTP，Web等)将部署包提交到接入点；

■版本控制的同步和自动生成部署包：开发者在版本控制工具(SVN，GIT等)中将部署文件和资源同步到接入点，接入点调用脚本进行编译等工作，生成部署包。

b)自动部署器：从接入点获得部署包，根据部署配置文件，调用脚本进行部署。根据部署环境的要求(例如初始部署环境需要多少部署节点等)调整部署文件的目录结构(及依赖包的版本和位置)，并找到对应的部署环境(不同类型的应用服务器，例如Java的应用服务器)。联系资源请求管理器和负载均衡器，提交Web应用的部署信息，使后者能够维护Web应用的运行。

c)资源请求管理器：在部署前，为Web应用分配所需资源，资源主要是指应用服务器和数据服务器。在默认情况下分配最小单位的资源，或根据用户初期请求分配相应容量的资源，在资源请求得到满足后，将获得的资源节点信息返回给负载均衡器。读取部署配置文件中的数据访问信息，分配和连接数据服务节点。

d)应用服务器节点：由标准的应用服务器构成集群，每个节点接收由负载均衡器分发的请求，完成业务逻辑，并将响应返回。应用服务器节点部署在云计算环境中，每个节点对应一个虚拟计算单元(例如一个虚拟机)，由虚拟计算单元的弹性获得应用服务器集群的弹性，从而获得动态的部署环境响应能力。

e)数据服务节点：为Web应用程序提供数据服务，数据服务的类型主要包括：

■数据库服务

■存储服务

■NoSQL数据服务

数据服务的访问信息，由部署环境提供给开发者，并在部署配置文件中声明，由资源请求管理器在部署前完成创建和连接工作。每个数据服务节点对应虚拟计算单元，并形成集群，从而弹性的数据存储和访问能力。

f)访问地址生成器：为部署的Web应用提供访问地址描述(XML)，供测试客户端连接。

g)资源规划调度器：在测试过程中，根据两个信息：

■每个资源监控器提供的应用服务器节点资源信息，主要是获得请求的数量：R_s＝{R_si|i＝1...n}，其中R_si是每个节点上的请求数量，R_si＜R_max，R_max是每个节点最多能处理的请求数量；

■负载均衡器提供的用户请求总数R_total。

当以下任意一种情况发生的时候：

■当某个节点的R_si接近R_max；

■当请求总数R_total大于R_max*N时(N为当前应用服务器节点总数)。

资源规划调度器将联系资源请求管理器，要求创建新的应用服务器节点，并将创建的节点加入到服务器集群中。根据性能情况，资源规划调度器可以维护一个资源池，存放一组预先创建的应用服务器节点，以当请求发生时，能快速返回所需节点。

h)负载均衡器：负载均衡器接收用户请求，将请求分配到各个应用服务器节点，并保证节点处理请求数量的均衡。每个应用服务器节点都在负载均衡器中注册，当资源规划调度器决定增加了应用服务器节点之后，将通知负载均衡器注册新节点。

i)资源监控器：在应用服务器节点所在的虚拟计算单元上，将部署资源监控器，实时获得当前的资源消耗情况和处理请求/返回响应的情况。监控器有统计接口供资源调度规划器调用，获得当前的资源和请求情况。负载均衡器也能通过资源监控器的资源消耗情况，做出负载均衡决策。

j)同步控制机制：在各个应用服务器节点之间保证对数据服务节点的访问控制和实现数据同步功能。

k)统计控制中心：统计一段时间内应用服务器节点和数据服务节点的资源和处理请求状况，创建报表，供最终的测试结果使用。

l)云资源接口：管理和调度虚拟计算单元，维护应用服务器节点和数据服务节点镜像，在创建应用服务器节点和数据服务节点的时候，创建虚拟机等计算单元，管理计算单元的生命周期，获取计算单元的运行信息。

m)容错与迁移：当某个应用服务器节点由于宕机等原因无法处理相应的时候，将包含Web应用的服务器节点迁移到新的节点上，并自动更新负载均衡器信息。

在弹性测试客户端中，包括以下这些组件：

a)测试脚本接收中心：用户的测试工作由测试脚本来表达，用户使用自动化工具录制测试脚本，然后将测试脚本提交到测试脚本接收中心。测试脚本接收中心利用Web文件传输接口接收测试脚本，并提供测试脚本的运行、管理入口。

b)脚本验证器：在脚本被接收之后，验证脚本的有效性，比如xml有效性检查，schema有效性检查等，检查主要涉及语法方面，而非语义方面。

c)测试脚本计划任务中心：提供一个测试任务队列，所有待执行的测试任务都会被安排到测试任务队列中，等待调度。任务中心提供测试的计划任务功能，在资源限制的状况下，调度队列中的测试任务执行。任务中心根据每个测试工作所需的时间和测试单元个数，规划生成弹性测试单元，部署测试脚本到弹性测试单元，开始测试任务。

d)测试管理中心：提供测试任务运行和管理的用户接口，用户访问测试管理中心，获得其测试任务的运行状况，设定偏好测试时间和预订的弹性测试单元个数，并在测试完成之后获得运行报表。

e)部署环境接口：部署环境是弹性测试客户端的测试目标，测试目标的信息(例如测试URL)通过此接口提交。部署环境接口完成包括验证目标Web应用，获取Web应用地址，保持部署环境资源响应能力等功能。

f)弹性测试单元：弹性测试单元是测试客户端的主要部分，它跟部署环境中的弹性应用服务器节点对应，提供测试请求发起端的弹性特性。每个测试单元都对应一个虚拟的计算单元(例如一个虚拟机)，在虚拟计算单元上部署和设置自动化和分布式测试软件，这些自动化测试软件完成实际的测试工作，我们采用目前具有分布式特性的自动化测试软件，它们能保证各个测试单元之间的协同工作和负载均衡。

g)测试单元监控：在弹性测试单元所在的虚拟计算单元上，将部署资源监控器，负责监控测试请求发起的情况。

h)云资源接口：管理和调度供虚拟测试单元使用的虚拟计算单元，在创建测试单元的时候，创建虚拟机等计算单元，管理计算单元的生命周期，获取计算单元的运行信息。

i)测试报告生成中心：调用测试单元中自动化测试软件的报表功能，并将这些数据整合，提供统一、多视图的测试报告。支持自动化报表通知和分发功能，在测试完成之后立即通知用户测试结果。

j)错误报告：当发出的请求没有响应，或者测试数据发生异常的情况，中断正常的测试流程吧，发出错误报告，提供给用户做下一步操作的依据。

弹性的部署环境和测试客户端构成了我们方法的主要部分，两者均建立在弹性的虚拟计算单元之上，利用云计算的资源弹性功能，获得测试能力的弹性特性。同时整合部署环境和测试客户端方面的自动化工具和方法，获得较好的测试效果。

以上两个部分，都部署在云环境中(两者可以部署在不同的云环境中，甚至利用分离的云环境做整合)，除此之外，本技术方案还包括以下一些自动化测试组件：

a)脚本录制工具：在用户端，用户利用脚本录制工具生成测试脚本，脚本录制工具通常由测试软件提供，并提供自动化操作方式，用户模拟和录制测试过程，生成XML表示的测试脚本，然后这个测试脚本将被提交到测试客户端的测试脚本接收中心，并开始实际测试工作。

b)测试报告工具：在用户端提供实时的测试报告工具，连接测试客户端的报告中心，获取当前测试运行的状况和实时报表。

c)资源计费模块：在部署环境和测试客户端中都利用了云计算的虚拟计算单元，根据测试要求不同，它们会各自消耗不同数量的资源(资源个数和资源使用时间)，这些资源使用情况构成了测试运行的成本，计费模块从部署环境和测试客户端的资源监控器中获得资源使用信息(数据节点数量，节点消耗的计算/存储/贷款等资源统计)，计算成本，并作为用户计费依据。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的部署环境的结构示意图；

图3为本发明的测试客户端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明核心技术内容作进一步详细描述。

本实施例描述一个具体的基于云计算环境的分布式自动化测试结构体系。

图1表示了本发明的总体结构，包括用户、弹性部署环境、弹性测试客户端、和云资源层，形成的动态体系结构，在此体系上构架的原型系统的总体功能可以概括如下：

1)用户需求

在测试框架中，用户的测试需求来源于开发完成的Web应用，当Web应用开发完成之后，用户使用本测试框架的接口主要由两个部分组成：第一是部署Web应用，即测试目标；第二是录制测试脚本，即模拟最终用户的使用，编制测试内容。用户在其开发环境中，准备这两部分的内容。

在使用弹性测试环境之前，用户同时需要设定测试容量，及预期测试结果。测试容量的主要指标包括单位时问内接受请求的数量，部署Web应用的服务器节点个数，预期测试结果包括相应时间、最大处理响应个数等。这些参数被提交到弹性测试环境中，作为资源分配和测试报表的依据。

2)提交测试用例至弹性测试客户端

用户分别将Web应用和录制的测试用例脚本提交到弹性测试环境中，其中测试用例被提交到弹性测试客户端中，弹性测试客户端对脚本进行验证，并按照测试容量参数规划和测试客户端资源，开始测试。

3)提交Web应用至弹性部署环境

Web应用被部署到弹性部署环境中，弹性部署环境中的应用服务器节点上部署了Web应用的实例，并利用前端的负载均衡器来分配和接受请求，弹性部署环境中的资源根据请求数量和响应情况做自动的扩展。

4)弹性测试部署环境和弹性测试客户端交互

弹性测试客户端发起请求，弹性测试部署环境接收请求，返回响应。请求的数量由用户定义，分配客户端满足请求数量，弹性部署环境根据请求数量建立服务器集群和负载均衡，处理请求。经过测试过程，能估算出为满足目标请求数量需要多少部署环境资源，以及在给定部署环境资源的情况下，特定请求数量下的性能情况如何。

5)云资源接口

弹性测试部署环境和测试客户端均连接到云资源接口，云资源接口连接云计算虚拟计算单元管理系统，此管理系统维护包括应用服务器、数据服务器、云测试客户端所在的虚拟镜像，作为创建资源节点的模板，当弹性测试部署环境或测试客户端需要增加节点的时候，从镜像生成虚拟计算单元(通常为操作系统级别的虚拟机)，并返回虚拟计算单元索引给弹性测试环境，弹性测试环境通过调用这些虚拟计算单元的接口(如应用服务器的部署接口和配置接口)，将它们加入到测试环境中。由云的资源弹性带来测试环境的性能弹性。在本方案中，云资源接口均利用目前主流的IaaS(Infrastructure as a Service，设施即服务)系统实现。

本发明主要由两个基于云资源的子系统构成，下面分别介绍它们的体系结构。

如图2，在弹性部署环境中，在测试行为发生时，实施以下流程：

1)用户将待部署的Web应用提交(或同步)到部署接入点，自动部署器验证Web应用的配置文件和依赖包，验证项目的合法性，若通过验证，则根据用户设定的部署环境需求，请求部署资源。例如当用户提交一个Java Web应用时，提交的war包通过文件接口传递给部署接入点，自动部署器验证war包的合法性和web.xml中的配置情况，然后请求Java应用服务器。

2)请求的资源主要包括应用服务器节点和数据服务器节点，前者主要负责接受测试客户端的请求、做处理并返回响应；后者主要负责提供弹性的数据库服务。资源请求管理器负责创建这两类节点。利用为用户的Java Web应用提供tomcat服务器和mysql数据连接。

3)应用服务器节点是运行在虚拟计算单元上的应用服务器，例如Tomcat，JBoss等。这些应用服务器通过Load Balancer(比如Apache Httpd)组成服务器集群，并实现负载均衡。应用服务器节点集群访问数据节点时，需要保证同步性，由同步机制来实现。

4)节点都利用云资源接口来获得虚拟计算单元，例如当测试客户端请求超出部署环境能力时，资源监控器和负载均衡器报告目前节点满载，资源调度器决定创建新的节点来满足客户端请求，于是调用云资源接口(例如桉树或者Amazon EC2的创建虚拟机接口)，并将包含节点的镜像文件作为模板，创建完成之后加入节点集群。

5)访问地址生成器创建与弹性测试客户端之间的接口，例如当一个war包部署完成之后，创建临时访问地址，返回给用户及弹性测试客户端，以便发起测试。

6)统计控制中心调用资源监控器和负载均衡器的接口，报告在测试过程中的资源消耗，主要是节点的数量、利用率和请求/响应数量，例如针对Java Web应用，调用Java Melody组件提供统计功能。

7)容错与迁移在节点失效的时候发生，例如当一个包含tomcat节点的虚拟机失去响应的时候，将Tomcat节点迁移到另一台新的虚拟机，并注册到tomcat节点集群中。

如图3，在弹性测试客户端中，在测试行为发生时，实施以下流程：

1)用户在本地录制测试脚本，测试脚本的录制可以使用自动录制工具或手动编写，录制完成的脚本以通用格式(通常为XML格式)保存。

2)弹性测试客户端提供脚本接收中心，接收用户在本地录制的测试脚本。接收中心的接收方式包括Web界面、Web服务接口和文件访问接口。

3)待脚本接收中心完成测试脚本接收之后，交由脚本验证器对脚本的内容进行三方面的验证：第一，验证脚本语法是否正确，例如是否为合法的XML格式；第二，验证脚本的语义是否正确，例如是否符合格式要求的DTD和XML Schema描述；第三，验证脚本的测试内容是否受到支持，例如浏览器版本要求等。如果测试脚本通过验证器验证，则返回用户“通过”消息，并使得此脚本在测试管理中心可见，由用户设定测试任务；如果测试脚本无法通过验证器验证，则返回错误信息，提示用户进行修正。

4)当测试脚本通过脚本验证器验证之后，此脚本即在测试管理中心可见，测试管理中心是用户对其测试任务的管理界面，用于设定测试任务细节，用户可以设定的细节包括：测试的开始时间、完成测试并获得报告的期望时间、测试的并发数、每个测试的性能要求、报表内容设定等。用户在测试管理中心完成设置之后，测试脚本即交给计划任务中心进入测试队列。

5)计划任务中心负责根据系统目前的资源情况和测试任务请求分配测试工作。用户指派的测试脚本将进入计划任务中心的测试队列中，按照资源需求和完成测试时间信息排序，并交由任务中心调度，任务中心与弹性测试单元交互，获得当前的资源空闲情况，从测试队列中选择合适的脚本进行测试任务部署和执行。

6)弹性测试单元与云资源接口交互，当资源无法满足测试任务要求时，向云资源接口请求获取虚拟计算单元，云资源接口生成包含执行测试任务的虚拟机并返回给弹性测试单元，加入测试集群，完成测试要求。

7)在每个测试单元中，都包含测试单元监控模块，监控测试单元的资源使用率，当资源使用率超过限制时，将请求新的测试单元加入测试集群。

8)弹性测试单元的测试目标在弹性部署环境中，弹性测试单元通过部署环境接口访问弹性部署环境中的目标Web应用。

9)测试过程中发生的错误与异常会被捕捉，因此中断的测试任务会交由计划任务中心，并重新加入测试队列。

10)测试工作完成之后，测试报告生成中心将把测试情况生成报表，并通知用户测试过程完成。

在弹性部署环境和弹性测试客户端中都通过云资源接口获取动态的云计算资源，在实际应用过程中，为了保证云计算资源的快速可用，首先在云计算环境中创建一组分别为弹性测试客户端和弹性部署环境定制的虚拟计算单元(如装载了特定应用服务器、数据库服务器和测试执行工具的虚拟机)作为云资源池，当发生云资源创建请求时，从云资源池中分配空闲计算单元，释放云资源时，也将虚拟计算单元释放到云资源池中。

尽管为说明目的公开了本发明的具体实施和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实践例和附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种基于云计算环境的分布式Web应用测试方法，其特征在于，所述方法包括分别提供弹性的测试部署环境和测试客户端，部署环境和测试客户端均通过云资源接口与云计算环境连接，向云计算环境动态请求计算单元，并将生成的计算单元加入到测试部署环境和测试客户端中；

2.如权利要求1所述的弹性测试部署环境，其特征在于，提供了供测试用Web应用服务器部署环境，部署环境的容量根据测试要求动态调整，动态的计算能力由云资源接口访问云计算环境，生成供应用服务器和数据服务器部署的虚拟计算单元作为部署节点；

3.如权利要求1所述的弹性测试客户端，其特征在于，提供了供测试用的Web应用测试任务执行环境，执行环境的并发数根据测试要求动态调整，动态的计算能力由云资源接口访问云计算环境，生成供测试执行工具部署的虚拟计算单元作为测试客户端节点；

4.如权利要求2所述的弹性测试部署环境，其特征在于，提供测试目标的Web应用的部署接入点和自动部署机制，接入点的方式包括文件传输和版本控制工具，自动部署机制根据部署描述在弹性测试环境中部署Web应用，并自动实现负载均衡，生成访问地址；

5.如权利要求2所述的弹性测试部署环境，其特征在于，将应用服务器和数据服务器组成动态调整的测试服务集群，由测试要求和执行情况确定应用服务器节点和数据服务器节点所需要的数量，并动态分配节点，加入测试服务集群；

6.如权利要求2所述的弹性测试部署环境，其特征在于，在每个应用服务节点和数据服务节点中部署资源监控器，获取资源消耗情况和处理请求/响应的情况，依次作为依据，实现资源规划调度算法；

7.如权利要求3所述的弹性测试客户端，其特征在于，提供测试脚本接收中心和脚本验证器作为用户录制测试脚本与环境的接口，经过验证的脚本可由用户设定测试要求，包括偏好测试时间、测试单元个数；

8.如权利要求3所述的弹性测试客户端，其特征在于，提供了测试脚本计划任务中心，维护测试任务队列，分配测试执行单元执行测试工作，并在资源限制情况下，规划调度测试任务执行；

9.如权利要求3所述的弹性测试客户端，其特征在于，测试单元中包含资源监控器，并在资源不足的情况下，请求新的测试节点加入测试集群，并将资源使用情况加入测试报表结果；

10.如权利要求1所述的分布式Web应用测试方法，其特征在于，弹性测试客户端根据测试并发要求访问测试部署环境，通过部署环境动态资源规划，计算出所需的部署资源，作为实际部署的依据。

Images