范凱胤　王學(xué)奇　姚鵬　唐希浪　張景昆

摘 要：針對網(wǎng)絡(luò)化條件下，被測對象日益復(fù)雜、測試數(shù)據(jù)難以整合、測試需求變化迅速等問題，提出了一種基于SOA的測試軟件開發(fā)方法。從業(yè)務(wù)需求的角度出發(fā)，采用業(yè)務(wù)流程模型詳細(xì)地分析了測試業(yè)務(wù)過程，捕獲到測試中需要的數(shù)據(jù)對象和完成的任務(wù)。根據(jù)業(yè)務(wù)流程模型，使用面向服務(wù)架構(gòu)建模語言（SoaML），分別從服務(wù)框架構(gòu)建、服務(wù)識別和定義、服務(wù)實現(xiàn)等幾個方面建立了一個測試服務(wù)模型。利用Web Service的技術(shù)將測試服務(wù)模型映射到服務(wù)組件，實現(xiàn)了基于SOA的軍用測試系統(tǒng)軟件。實踐表明，基于SOA的測試軟件開發(fā)方法能夠有效解決測試領(lǐng)域面臨的問題。

關(guān)鍵詞：測試系統(tǒng)；軟件開發(fā)；服務(wù)建模；SoaML

中圖分類號：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.017

軍用測試系統(tǒng)經(jīng)歷了專用測試系統(tǒng)、積木式測試系統(tǒng)、模塊化測試系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)等4個發(fā)展階段。在網(wǎng)絡(luò)化的條件下，測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程測試、診斷和信息共享。但隨著被測對象的日益復(fù)雜，且產(chǎn)品豐富，測試需求將會更加多變，測試數(shù)據(jù)也將更加龐大。如何應(yīng)對迅速變化的測試需求，如何有效整合測試數(shù)據(jù)，是分布網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的軍用測試系統(tǒng)所面臨的主要問題。

面向服務(wù)的構(gòu)架（Service-Oriented Architecture，SOA）是包含運(yùn)行環(huán)境、編程模型、架構(gòu)風(fēng)格和相關(guān)方法論等在內(nèi)的一整套新的分布式軟件系統(tǒng)構(gòu)造方法和環(huán)境。SOA擁有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使信息高度共享，且不依賴于特定技術(shù)、特定平臺，請求者與提供者之間高度解耦。這種松耦合的系統(tǒng)使得軟件可以靈活地適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，且復(fù)用性強(qiáng)。將SOA應(yīng)用在自動測試領(lǐng)域，可以有效地解決測試領(lǐng)域面臨的問題。

本文提出了一種基于SOA的測試軟件開發(fā)方法，從測試業(yè)務(wù)需求分析、測式軟件SOA模型建立、Web Service技術(shù)實現(xiàn)等幾個實踐過程入手，簡要介紹了如何構(gòu)建和開發(fā)面向服務(wù)的測試軟件。這對測試軟件開發(fā)人員有一定的參考價值。在開發(fā)軟件的同時，也參考了SPR生物傳感檢測系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，基于uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的無人機(jī)飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計的一些經(jīng)驗、方法。

1 測試業(yè)務(wù)需求分析

傳統(tǒng)的軍用自動測試系統(tǒng)采用的是封閉結(jié)構(gòu)，具有應(yīng)變能力不足、軟件復(fù)用和升級難、系統(tǒng)間互操作性不強(qiáng)、故障診斷的效率和準(zhǔn)確性低等缺陷，無法適應(yīng)信息化條件下多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)對多型裝備系統(tǒng)、多級維護(hù)的需求。為此，國內(nèi)外專家提出下一代自動測試系統(tǒng)采用開放的體系結(jié)構(gòu)，以便能夠靈活、快速適應(yīng)需求變化，具有良好的軟件可移植性和互操作能力，提高診斷的有效性。同時，這種結(jié)構(gòu)還具備資源管理服務(wù)、測試管理服務(wù)、診斷服務(wù)、運(yùn)行時服務(wù)和測試數(shù)據(jù)服務(wù)等能力。根據(jù)這些需求，整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

測試代理采取Web應(yīng)用的形式，作為測試人員與系統(tǒng)之間的交互代理，提供用戶管理服務(wù)和運(yùn)行時服務(wù)，例如用戶登錄、輸入輸出、測試報告等。同時，它也作為各服務(wù)之間的統(tǒng)籌模塊，根據(jù)測試人員的輸入，協(xié)調(diào)并請求各服務(wù)模塊執(zhí)行相應(yīng)的動作。測試管理提供測試服務(wù)，接收測試代理的測試請求，加載、運(yùn)行測試項目，調(diào)度測試資源，完成測試任務(wù)并返回測試結(jié)果。測試數(shù)據(jù)管理提供數(shù)據(jù)服務(wù)，它收集并保存不同測試平臺、不同環(huán)境下的測試結(jié)果，形成一個海量測試數(shù)據(jù)庫，在測試代理的請求下，提供歷史測量數(shù)據(jù)。另外，它作為一個描述信息庫，可以保存各類描述文件，需要時可以被測試代理調(diào)用。故障診斷中心提供故障診斷和故障預(yù)測服務(wù)，它擁有豐富的診斷算法和知識庫，在測試代理的請求下可以迅速、準(zhǔn)確地完成故障診斷或預(yù)測，且可以提供有效的維修決策建議。

要想建立一個有效、可靠的SOA模型，需要構(gòu)建一個業(yè)務(wù)流程模型，詳細(xì)分析業(yè)務(wù)需求。業(yè)務(wù)流程模型是一種描述和歸檔業(yè)務(wù)（或業(yè)務(wù)的一部分）如何運(yùn)作（或希望如何運(yùn)作）的方法，它可捕獲必須執(zhí)行的步驟或任務(wù)（包括決策點(diǎn)），執(zhí)行這些

步驟或任務(wù)的實體或角色，以及它們?nèi)绾谓换崿F(xiàn)對信息（數(shù)據(jù)）的處理和共享。構(gòu)建業(yè)務(wù)流程模型可以使用業(yè)務(wù)流程建模符號（Business Process Modeling Notation，BPMN），它包含以下3個關(guān)鍵要素：①通道（Lane）。它表示活動的分組，通常用于表明一組活動均由相同的實體（例如人員或系統(tǒng)）或者角色執(zhí)行。②任務(wù)（Task）。它表示通用活動，僅包含名稱和記錄。③消息（Message）。也可以將其認(rèn)為是一個數(shù)據(jù)對象，表示在一個流程內(nèi)的2個實體間發(fā)送的信息。

根據(jù)對業(yè)務(wù)需求的初步分析，可以構(gòu)建一個測試業(yè)務(wù)流程模型（為了使后續(xù)建模和程序設(shè)計具有可溯性，建模均采用英文），具體如圖2所示。

從圖2中可以看出，根據(jù)使用需求可設(shè)置5個通道，分別對應(yīng)測試人員（Tester）、測試代理（TestAgency）、測試管理（TestManager）、數(shù)據(jù)管理（DataManager）和診斷中心（DiagnosticCenter）等5個實體，每個實體在一次測試過程中都擁有各自的任務(wù)，在任務(wù)之間包含著一些信息的傳遞。采用這種方法，整個測試的業(yè)務(wù)流程被清晰地展現(xiàn)出來，且各參與者需要在何時完成何任務(wù)，數(shù)據(jù)對象如何流向等信息都會被捕獲到，這將為下一步的建模打下堅實的基礎(chǔ)。

2 基于SOA的測試軟件模型

2.1 SoaML概述

為了建立一個標(biāo)準(zhǔn)的SOA模型，本節(jié)將采用SoaML（面向服務(wù)架構(gòu)建模語言）進(jìn)行建模。SoaML是由OMG（對象管理組織）定義的開源規(guī)范，是對UML（統(tǒng)一建模語言）的擴(kuò)展，它定義了一種符號和元模型來描述面向服務(wù)的系統(tǒng)。使用SoaML，可以從2個角度開發(fā)服務(wù)架構(gòu)：①自上而下的設(shè)計。根據(jù)BPMN圖定義服務(wù)架構(gòu)，以探索參與者之間的連接方式，而后識別服務(wù)、定義服務(wù)、實現(xiàn)服務(wù)。②自下而上的抽象。服務(wù)模型已經(jīng)存在，需要被抽象為更高層次的描述。這2種設(shè)計方法有所差異，但軟件的設(shè)計通常是一個迭代的過程，所以，2種方法都會在設(shè)計中用到。由于篇幅有限，本文將以自上而下的方法為例闡述測試軟件的建模過程。

2.2 測試軟件服務(wù)框架的構(gòu)建

運(yùn)用自上而下的設(shè)計方法創(chuàng)建服務(wù)框架時，必須要考慮參與者之間怎樣聯(lián)系，要試圖解決哪些問題。這些已經(jīng)在業(yè)務(wù)流程模型中捕捉到了，將BPMN圖映射到服務(wù)框架如圖3所示。

在圖3中，5類參與者對應(yīng)BPMN圖中的5個通道，參與者之間通過服務(wù)契約進(jìn)行綁定。例如，測試代理與測試管理之間就是通過名為測試執(zhí)行（TestExcute）的契約綁定的。服務(wù)契約實際上反映了2個參與者（服務(wù)提供者和服務(wù)請求者）之間的交互活動，它將定義一系列協(xié)議，規(guī)定消費(fèi)者與提供者之間的活動在何時、何地，以何順序進(jìn)行。例如，在系統(tǒng)運(yùn)行時，管理（RunTimeManage）契約可以用時序圖描述，如圖4所示。

圖4清晰地描述了測試代理和測試管理這2種角色之間的活動契約。測試代理作為一種邏輯上的角色，任何參與者（例如測試站、生產(chǎn)方、研究所等）都可以扮演測試代理這種角色，只需要遵循圖4所示的活動契約，就可以調(diào)用測試管理所提供的服務(wù)接口實現(xiàn)加載項目、卸載項目、啟動測試、獲取測試結(jié)果等功能。

2.3 測試軟件的服務(wù)識別和定義

服務(wù)識別和定義是整個建模過程中最關(guān)鍵的一步，它實際上就是要以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動，找出并定義參與者需要提供或消費(fèi)的服務(wù)。在BPMN圖中可以清晰地看到每個參與者均需完成一系列的任務(wù)，這些任務(wù)實際上就是該參與者所應(yīng)具備的能力，而服務(wù)接口的職責(zé)就是要暴露這些能力。下面，以參與者測試管理的測試服務(wù)為例加以說明。從BPMN圖中可以明確TestManger通道中所有的任務(wù)映射為保證測試管理順利進(jìn)行而應(yīng)具備的能力，作為候選服務(wù)，有些操作是測試管理內(nèi)部完成的，例如運(yùn)行測試動作（Run Test Action）和驅(qū)動儀器（Drive Instrument）等，這樣的操作無需作為服務(wù)供外部調(diào)用，可將其刪除，再根據(jù)之前構(gòu)建的服務(wù)框架定義好服務(wù)接口，具體如圖5所示。

在定義服務(wù)接口時，還需完成另一個重要的任務(wù)，即定義服務(wù)操作的輸入輸出參數(shù)，例如加載測試項目和卸載測試項目需要以測試項目描述作為輸入?yún)?shù)，生成測試結(jié)果以測試結(jié)果作為輸出參數(shù)。這些參數(shù)類型應(yīng)當(dāng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便實現(xiàn)信息共享。在測試領(lǐng)域，ATML（Automatic Test Markup language，自動測試標(biāo)記語言）是基于XML（Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，它定義了一個描述，比如測試項目、測試資產(chǎn)、被測對象、測試數(shù)據(jù)等測試信息的XML模式集合。所以，在服務(wù)定義中，操作的輸入或輸出參數(shù)實質(zhì)上是加載或生成的ATML文件，使測試信息高度共享，從而解決了測試數(shù)據(jù)難以整合的問題。

2.4 測試軟件的服務(wù)實現(xiàn)

參與者是實現(xiàn)服務(wù)的實體，這些參與者之間的服務(wù)和消費(fèi)關(guān)系可以通過服務(wù)通道來連接，具體如圖6所示。

圖6反映了所有參與者之間的服務(wù)關(guān)系，但這些參與者都是大顆粒的，它們只能夠在頂層上描述整個測試服務(wù)體系，而在程序的實現(xiàn)上需要作進(jìn)一步的分解。例如，TestManager（測試管理）可以被分解為TestProjectManager（測試項目管理）、TestProcessManager（測試過程管理）和TestResourceManager（測試資源管理）等3個參與者，所以，在參與者層級又可以按照同樣的方法構(gòu)建一個新的服務(wù)框架。由于方法一致，這里不再贅述。

3 基于SOA的測試軟件實現(xiàn)

從技術(shù)層面上來看，實現(xiàn)SOA的方法有多種，而Web Service（Web服務(wù)）是其中最主流的實現(xiàn)方案。Web 服務(wù)作為功能實現(xiàn)體，向外界暴露能通過Web調(diào)用的API，而這些API都采用WSDL（Web Services Definition Language，Web 服務(wù)描述語言）進(jìn)行描述，并使用SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這些標(biāo)準(zhǔn)都是統(tǒng)一、開放的，與平臺無關(guān)。

開發(fā)Web服務(wù)的平臺也有多種，例如JAVA的J2EE平臺和微軟的.NET平臺，開發(fā)者可以采用自己比較熟悉的平臺開發(fā)。但隨著.NET技術(shù)的日益成熟，以及測試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對.NET的支持（例如IVI驅(qū)動定義了IVI.NET），基于.NET平臺開發(fā)軍用測試系統(tǒng)軟件將成為測試領(lǐng)域的一種趨勢。

技術(shù)上實現(xiàn)SOA的過程實際上就是從SOA模型到服務(wù)組件的映射過程。有的開發(fā)工具能夠自動完成這個映射過程，例如IBM公司的Rational Software Architect就能根據(jù)SoaML自動創(chuàng)建SCA（Service Component Architect，服務(wù)組件架構(gòu)）工件，而且能夠生成主干源代碼，開發(fā)人員只需擴(kuò)充源代碼實現(xiàn)功能即可。將Microsoft Visual Studio.net作為編程環(huán)境創(chuàng)建Web Service時，可將測試服務(wù)模型（服務(wù)定義）映射到（或采用工具自動映射到）服務(wù)組件，并編寫代碼，實現(xiàn)服務(wù)功能。圖7表述的是參與者測試管理實現(xiàn)測試服務(wù)的Web Service。

圖7展示了測試管理所提供的Web服務(wù)，這些服務(wù)接口與平臺無關(guān)，任何一個消費(fèi)者只要按照服務(wù)契約均可調(diào)用圖7中的服務(wù)接口。這樣做，可以大幅提高測試軟件的可重用性和可移植性。另外，測試管理提供的測試服務(wù)與其他參與者提供的服務(wù)沒有任何耦合關(guān)系，當(dāng)一個服務(wù)需要升級時，并不會影響其他服務(wù)的工作。例如，診斷管理中心需添加新的診斷算法，暫時停止診斷服務(wù)，但它并不會影響測試代理請求測試管理的服務(wù)，因而使測試軟件能夠敏捷地應(yīng)對需求的更新和測試系統(tǒng)的升級。

4 結(jié)束語

本文從測試業(yè)務(wù)需求分析、測試服務(wù)建模、測試服務(wù)實現(xiàn)等幾個方面入手，研究了SOA在測試領(lǐng)域的實踐方法。使用該方法能夠克服傳統(tǒng)測試軟件復(fù)用升級難、數(shù)據(jù)整合效率低和應(yīng)變能力不足等缺陷。基于SOA的測試軟件將為大數(shù)據(jù)和云計算在測試領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造機(jī)會，而如何治理已經(jīng)實現(xiàn)的測試服務(wù)軟件，實現(xiàn)云測試和大數(shù)據(jù)故障預(yù)測將是下一步需要解決的關(guān)鍵問題。

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〔編輯：白潔〕