CN111522740B - 一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统及分析方法，包括：自然数元组生成模块、配置文件生成模块以及测试与分析模块；使用者根据具体测试需求，分析web服务中引发超时的情况，设计测试用例；然后生成项数为要测试的超时配置种类的自然数元组，每次测试将元组的每项赋值给对应的超时配置，以不同的赋值顺序多次去执行测试用例，通过抓包的方式分析实际的超时时间，与配置的超时进行对比，得出在某种条件下触发哪类超时，从而明确服务器提供的超时配置具体生效情况，为服务器管理员根据具体需求配置超时提供依据。本发明简化了web服务器超时测试时设计测试用例需要考虑的情况，兼顾了测试的全面性和高效性。

Description

一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统及分析方法

技术领域

本发明涉及互联网运维技术领域，具体的说，是一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法。

背景技术

随着互联网技术的快速发展以及广泛普及，人们对于网络服务的需求日益增加。因此，服务器能否高效地处理各种请求成为互联网从业者关心的问题。由于网络拥塞等原因，因特网并不总是能够迅速地在客户端与服务器之间传输数据，加上服务器的资源是有限的，如果服务器为了等待某些客户端的消息而空耗了大量的时间和资源，必定会导致其他客户端的服务请求受到影响。此外，HTTP1.1协议规定web客户端与服务器之前默认采用长连接，因此需要有一种方式使得服务器能够在合理地条件下，经过一定的时间（即超时），主动断开与客户端的连接。

为了满足以上的需求，当前市面上的web服务器，如apache、nginx、envoy等，均提供了各种超时的配置手段。通过合理地配置超时，能够较好地平衡客户端的用户体验与服务器的资源分配。许多服务器提供了大量的超时配置，以envoy为例，仅http连接管理器部件中能够配置的超时选项就超过五种，而官方文档的说明通常比较模糊，甚至有歧义，并且不同版本可能会存在未提及的差异。因此，服务器的使用者和管理者需要通过测试准确地知道在当前的业务环境下每个超时配置的生效情况以及多种超时同时配置的相互影响。

web服务器处理一次请求的过程可以简单地划分为接收请求、处理响应，但实际地情况复杂很多。如接收请求的过程可以细分为建立连接、接收请求报文首部、接收请求报文主体，在这三个过程中，都有可能出现超时的情况。此外，对于不同原因造成的超时，服务器可能会存在不同的处理方式。为了分析出所有超时的情况，首先需要分析出所有触发超时的条件。

现有的超时测试思路主要是对于每一个超时配置单独设计测试用例，然后再设计整体测试用例，覆盖所有超时配置。这种方法存在以下问题：

1.超时配置往往存在两两相互关联的情况，如某个超时的引发条件为另一个超时发生，单独测试和一般的整体测试无法体现这种情况。

2.针对每种超时设计测试用例存在大量重复情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统及分析方法，简化了web服务器超时测试时设计测试用例需要考虑的情况，兼顾了测试的全面性和高效性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统，包括：

自然数元组生成模块：生成用于设置服务器超时配置的自然数元组。

配置文件生成模块：使用自然数元组生成模块生成的自然数元组，生成服务器配置文件。

测试与分析模块：使用配置文件生成模块生成的配置文件进行测试，通过抓包分析确认超时配置的生效情况。

一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，其特征在于：使用者根据具体测试需求，分析web服务中引发超时的情况，设计测试用例；然后生成项数为要测试的超时配置种类的自然数元组，每次测试将元组的每项赋值给对应的超时配置，以不同的赋值顺序多次去执行测试用例，通过抓包的方式分析实际的超时时间，与配置的超时进行对比，得出在某种条件下触发哪类超时，从而明确服务器提供的超时配置具体生效情况，为服务器管理员根据具体需求配置超时提供依据。

进一步地，为了更好的实现本发明，具体包括以下步骤：

步骤S1：分析web服务器处理请求引发超时的情况，设计测试用例；

步骤S2：生成包含多个元素的自然数元组；

步骤S3：将自然数元组中的元素赋值给超时配置，在本地环境下模拟web服务器处理请求的流程；

步骤S4：通过抓包分析超时时间，对比设置的超时配置，找出对应的超时种类，从而确定触发哪类超时；

步骤S5：分析可能会在同一时间段产生的超时，交换值进行补充测试。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述自然数元组包括多个元素，每个所述元素为奇数且两两相加所得的值均不相同。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S5具体是指：

当观察到的超时时间为奇数时，查看超时时间是否在自然数元组中；

若是，根据自然数元组中元素的唯一性，找到配置时间为该元素的超时种类，从而确定触发了哪类超时；

当观察到的超时时间为偶数时，查看是否有两个元素之和为观察到值；从而确定依次触发了哪两类超时；

当观察到的超时时间不属于上述的两种情况时，则根据实际超时值进行分析，设计补充测试。

进一步地，为了更好的实现本发明，当确定了依次触发了哪两类超时后，若需要知晓此两类超时的先后顺序时，更改该两类超时配置中一类对应的值，然后再次进行测试。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明简化了web服务器超时测试时设计测试用例需要考虑的情况，兼顾了测试的全面性和高效性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，一种基于自然数元组的web服务器超时分析系统，包括：

自然数元组生成模块：生成用于设置服务器超时配置的自然数元组。

配置文件生成模块：使用自然数元组生成模块生成的自然数元组，生成服务器配置文件。

测试与分析模块：使用配置文件生成模块生成的配置文件进行测试，通过抓包分析确认超时配置的生效情况。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，使用者根据具体测试需求，分析web服务中引发超时的情况，设计测试用例；然后生成项数为要测试的超时配置种类的自然数元组，每次测试将元组的每项赋值给对应的超时配置，以不同的赋值顺序多次去执行测试用例，通过抓包的方式分析实际的超时时间，与配置的超时进行对比，得出在某种条件下触发哪类超时，从而明确服务器提供的超时配置具体生效情况，为服务器管理员根据具体需求配置超时提供依据。

需要说明的是，通过上述改进，服务器对于超时配置的处理是发生特定事件时，为相应的超时启动一个计时器，当计时器达到超时配置的时间时，服务器断开连接。在计时过程中，服务器可能会因为发生某些事件而取消计时器。在某一个时间段内，服务器可能挂起了多个超时，因为观察到的超时现象均为断开连接，对于测试人员来说，如果需要同时测试多种超时，需要一种方式来确定具体引发了哪一个超时。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，具体包括以下步骤：

步骤S1：分析web服务器处理请求引发超时的情况，设计测试用例；

步骤S2：生成包含多个元素的自然数元组；

步骤S3：将自然数元组中的元素赋值给超时配置，在本地环境下模拟web服务器处理请求的流程；

步骤S4：通过抓包分析超时时间，对比设置的超时配置，找出对应的超时种类，从而确定触发哪类超时；

这里的抓包分析的方法具体是指：在本地环境下，模拟web服务器处理客户端请求遇到的各种网络问题，使用wireshark之类的抓包工具，抓取关键报文并进行分析。如为了测试服务器与客户端建立连接后，一段时间没有收到客户端消息会触发哪个超时断开连接，可以在模拟上述情景的情况下进行抓包，操作正确的话可以抓取到标志着连接建立的报文和连接断开的报文，通过计算两个报文的时间差，就可以知道经过了多长时间触发超时，对比用于配置服务器超时的自然数元组，从而找到相同时间对应的超时种类。

步骤S5：分析可能会在同一时间段产生的超时，交换值进行补充测试。

这个是为了解决，例如触发了7秒的超时，然后超过7秒的其他超时（如11秒）可能会触发但是没有测试出来，可以采用的方式是将7秒和11秒配置的超时进行交换（原来7秒对应超时1，被检测出来，11秒对应超时2，修改后7秒对应超时2，11秒对应超时1，如果超时2在同样环境下也会触发，则补充测试会触发超时2），设置超时1时间是为了避免服务器默认值产生的影响，其他步骤不变进行补充测试。

需要说明的是，通过上述改进，本发明中的自然数元组生成、以自然元组中的元素赋值给超时配置以及分析抓包的超时情况的步骤对于上文所述领域的专业人士来说，可以很容易的设计计算机程序实现自动化或者半自动化，减轻了人力成本并提高了测试效率。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述自然数元组包括多个元素，每个所述元素为奇数且两两相加所得的值均不相同。

需要说明的是，通过上述改进，当确定了依次触发了哪两类超时后，若需要知晓此两类超时的先后顺序时，更改该两类超时配置中一类对应的值，然后再次进行测试。

本发明提出使用特殊的自然数元组，当自然数元组中的元素满足了以下条件时，能够达到区分引发超时的目的：

1.根据自然数元组的特征，自然数元组中的元素各不相同；

2.元组的元素均为奇数；

3.任意两个元素之和不相等；

此外，为了避免网络时延的干扰，需要在本地环境进行测试。因此，为了引起服务器超时事件，需要测试人员模拟引发超时的特定事件，具体方法的阐述与本专利的解释无直接关系，因此不在此说明。

以envoy服务器的超时测试为例：

目标是测试envoy的以下几种超时配置的生效情况：

1.timeout；

2.drain_timeout；

3.idle_timeout；

4.request_timeout；

5.stream_idle_timeout；

对于web服务器而言，引发超时的可能情况有以下几种（未完全列出，足以说明）：

1.服务器与客户端建立连接后一定时间未收到请求超时；

2.服务器接收到部分报文首部一定时间后超时；

3.服务器接收到部分报文主体一定时间后超时；

如果按照现有的测试方法，对于以上5种超时配置，常常是先列出所有超时组合，生成配置文件，然后模拟各种引发超时的情况进行测试，这种测试方法效率不高，需要进行大量重复测试。

现在按照本专利的方法进行测试，步骤如下：

1.生成自然数元组，假设为[3，5，7，11，15]；

2.用自然数元组的元素为每个超时配置赋值；其中元素3对应timeout；元素5对应drain_timeout；元素7对应idle_timeout；元素11对应request_timeout；元素15对应stream_idle_timeout；

3.测试并通过抓包分析结果；

4.根据分析结果补充测试；

如在一次测试时，发现服务器建立连接并等待7秒后引发超时，说明此种情况引发了idle_timeout，同时，可以确定timeout和drain_timeout超时在这种情况下不会触发（因为如果触发的化会先于idle_timeout），只需对connect_timeout和stream_idle_timeout进行补充测试。

在另一次测试时发现服务器收到部分报文首部16秒后引发超时，说明此种情况相继引发了request_timeout和drain_timeout。

上述例子只是一个简单情况下的应用实例，实际情况复杂得多，需要综合考虑多种因素，并分析该方法是否有可行性。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S5具体是指：

当观察到的超时时间为奇数时，查看超时时间是否在自然数元组中；

若是，根据自然数元组中元素的唯一性，找到配置时间为该元素的超时种类，从而确定触发了哪类超时；

当观察到的超时时间为偶数时，查看是否有两个元素之和为观察到值；从而确定依次触发了哪两类超时；

当观察到的超时时间不属于上述的两种情况时，则根据实际超时值进行分析，设计补充测试。

需要说明的是，通过上述改进，按照当前的其他方法，需要根据每种超时，以及超时的各种组合，再结合可能引发超时的种种情况来人工设计测试用例，情况相当复杂。如在web服务器接收请求时，假设要测试的超时配置有A、B、C，可能引发超时的情况有D、E，则要进行完整的测试，需要对[{A},{B},{C},{A,B},{A,C},{B,C},{A,B,C}]分别测试D、E情况，要设计覆盖所有情况的测试用例很困难，并且存在大量的重复工作。

在本发明中，将自然数元组中的元素设置为奇数且两两相加不相等；采用这种设置的目的在于：当观察到的超时时间为奇数时，可以首先查看超时时间是否在自然数元组中，如果是，根据自然数元组中元素的唯一性，可以找到配置时间为该元素值的超时种类，从而确定触发了哪个超时；如果观察到的超时时间为偶数时，可以首先查看是否有两个元素之和为此值，从而确定依次引发了哪两个超时，如果需要知晓先后顺序，可以更改其中一个超时配置的值再进行测试；只有在观察到的超时时间不属于以上情况时，才需要根据实际超时值进行分析，设计补充测试。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，步骤S4-步骤S5与当前测试方法的主要差别在于当前的测试方法设计的测试例要从不同超时配置和不同超时触发情况两方面考虑，因此不同测试用例之间的测试流程差异较大，模拟服务器进行一次请求接收、处理的过程只能测试一个超时，下次测试需要修改服务器配置文件。

采用本发明所述的基于元组的测试用例，在模拟服务器进行一次接收请求、处理请求的过程中触发超时，可以同时配置并检测出多种超时，有效地降低了测试工作的重复性。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，基于web服务器超时分析系统实现，web服务器超时分析系统包括自然数元组生成模块、配置文件生成模块和测试与分析模块，自然数元组生成模块生成用于设置服务器超时配置的自然数元组；配置文件生成模块使用自然数元组生成模块生成的自然数元组，生成服务器配置文件；测试与分析模块使用配置文件生成模块生成的配置文件进行测试，通过抓包分析确认超时配置的生效情况，其特征在于：使用者根据具体测试需求，分析web服务中引发超时的情况，设计测试用例；然后生成项数为要测试的超时配置种类的自然数元组，每次测试将元组的每项赋值给对应的超时配置，以不同的赋值顺序多次去执行测试用例，通过抓包的方式分析实际的超时时间，与配置的超时进行对比，得出在某种条件下触发哪类超时，从而明确服务器提供的超时配置具体生效情况，为服务器管理员根据具体需求配置超时提供依据；

所述自然数元组中的元素根据自然数元组的特征各不相同，所述自然数元组中的元素均为奇数，所述自然数元组中任意两个元素之和不相等。

2.根据权利要求1所述的一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：分析web服务器处理请求引发超时的情况，设计测试用例；

步骤S2：生成包含多个元素的自然数元组；

步骤S3：将自然数元组中的元素赋值给超时配置，在本地环境下模拟web服务器处理请求的流程；

步骤S4：通过抓包分析超时时间，对比设置的超时配置，找出对应的超时种类，从而确定触发哪类超时；

步骤S5：分析可能会在同一时间段产生的超时，交换值进行补充测试。

3.根据权利要求2所述的一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，其特征在于：所述步骤S5具体是指：

当观察到的超时时间为奇数时，查看超时时间是否在自然数元组中；

若是，根据自然数元组中元素的唯一性，找到配置时间为该元素的超时种类，从而确定触发了哪类超时；

当观察到的超时时间为偶数时，查看是否有两个元素之和为观察到值；从而确定依次触发了哪两类超时；

当观察到的超时时间不属于上述的两种情况时，则根据实际超时值进行分析，设计补充测试。

4.根据权利要求3所述的一种基于自然数元组的web服务器超时分析方法，其特征在于：当确定了依次触发了哪两类超时后，若需要知晓此两类超时的先后顺序时，更改该两类超时配置中一类对应的值，然后再次进行测试。