辜彬 何舒 陳顏

摘要：本文對網(wǎng)絡設備測試需求進行分析，提出一種自動化測試框架，并對具體實現(xiàn)進行闡述。

關鍵詞：網(wǎng)絡設備；自動化測試；測試框架；測試設計；測試工具；測試環(huán)境

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0174-03

網(wǎng)絡設備是當今網(wǎng)絡社會的重要組成部分，其功能、性能、穩(wěn)定性直接關系到網(wǎng)絡是否能正常運轉(zhuǎn)。針對網(wǎng)絡設備的測試技術、儀器已經(jīng)非常成熟，通過自動化測試技術來整合這些方法和資源，可以大大提升網(wǎng)絡設備測試效率和質(zhì)量。

1 網(wǎng)絡設備測試需求分析

網(wǎng)絡設備的發(fā)展史是一個集設計、制造、測試、失敗、修改、再設計、再制造、再測試的迭代過程，是一個不斷摸索和反復完善的過程。實踐表明，要研制出高性能高可靠性的網(wǎng)絡設備，沒有大量的測試工作是不可能實現(xiàn)的。勿庸置疑，測試在網(wǎng)絡設備研制過程中起著舉足輕重的作用，它直接關系到研制的成功與否。

網(wǎng)絡設備功能明確而單一，即根據(jù)通信策略完成業(yè)務數(shù)據(jù)的通信處理。與之對應的測試需求也相對固定，利于開展自動化測試。

1.1 網(wǎng)絡設備工作原理分析

網(wǎng)絡設備基本工作原理如圖1所示。

網(wǎng)絡設備一般由接口單元、業(yè)務單元和管理單元組成。

接口單元實現(xiàn)不同網(wǎng)絡、設備間的物理互聯(lián)功能，依據(jù)需求的不同接口形態(tài)呈現(xiàn)多樣性，如承載用戶數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的業(yè)務數(shù)據(jù)接口；完成安裝調(diào)試和維護接入功能的維護測試接口；提供人機交互界面的狀態(tài)顯示接口等。

業(yè)務單元主要包括網(wǎng)絡處理模塊、協(xié)議處理模塊和策略庫，實現(xiàn)按策略庫提供的規(guī)則對業(yè)務數(shù)據(jù)進行處理功能。業(yè)務單元與通信速率匹配，性能和可靠性要求最高。

管理單元主要包括策略管理、狀態(tài)管理、系統(tǒng)日志、權限管理等模塊，根據(jù)管理方式不同還需提供本地管理和遠程管理功能。

1.2 測試需求分析

網(wǎng)絡設備測試需求分析需從網(wǎng)絡設備的工作原理和實現(xiàn)機制兩個方面進行分析，分別側重于實際業(yè)務處理和設備內(nèi)部設計實現(xiàn)，綜合形成完善的網(wǎng)絡設備測試需求。

從工作原理方面來分析，網(wǎng)絡設備的核心測試內(nèi)容為業(yè)務數(shù)據(jù)處理單元測試和管理單元測試。業(yè)務數(shù)據(jù)處理測試包含各類協(xié)議的處理功能，性能和業(yè)務處理穩(wěn)定性等方面；管理單元測試涉及到人機界面功能和易用性，管理配置功能準確性和穩(wěn)定性等。

從實現(xiàn)機制方面來分析，網(wǎng)絡設備的實現(xiàn)包含了硬件平臺設計實現(xiàn)、基礎軟件設計實現(xiàn)和業(yè)務軟件設計實現(xiàn)等環(huán)境，測試需求遵從信息系統(tǒng)的一般規(guī)律。

某網(wǎng)絡設備測試需求如表1所示。

2 自動化測試框架

從網(wǎng)絡設備的測試需求分析可以看出網(wǎng)絡設備測試涉及到了硬件、軟件、協(xié)議、代碼、整機等不同維度的測試技術，相應的測試方法和工具也不同，自動化測試并不能適應所有的測試類型，對于網(wǎng)絡設備而言，我們選取回歸測試內(nèi)容多、工作量大，測試方法和工具成熟的部分開展自動化測試設計和實現(xiàn)。

形成的自動化測試框架如圖2所示。

自動化測試框架分為控制臺、自動化測試平臺和被測對象三個部分。

控制臺是測試人員的日常操作環(huán)境。通過對被測對象的分析和研究，形成測試設計的輸入，并對測試結果進行分析；控制臺還提供測試環(huán)境配置操作和測試工具分析調(diào)試功能。

自動化測試平臺是框架的核心部分，包含了測試輔助設計、測試結果收集、輸入輸出腳本化、執(zhí)行引擎和測試工具集等部分。實現(xiàn)從測試設計、測試用例輸入、測試執(zhí)行和測試結果收集整個測試執(zhí)行過程的自動化。網(wǎng)絡設備測試需要靈活的測試環(huán)境部署能力，所以自動化測試平臺還提供測試環(huán)境配置能力，便于模擬各類通信場景。

實際被測對象在測試人員進行產(chǎn)品配置過后，可以接入自動化測試平臺，開展測試實施。

該自動化測試框架具備可擴展性，在測試需求不斷增加和完善的過程中，特別是在新的測試方法和工具逐步成熟、固化過后，對其輸入輸出和運行方式按測試平臺規(guī)范進行優(yōu)化，可以很方便地加入到自動化測試工具集中，實現(xiàn)自動化測試框架可擴展。

3 自動化測試系統(tǒng)實現(xiàn)

網(wǎng)絡設備自動化測試系統(tǒng)的建設涉及面廣，是逐步積累和完善的過程，實現(xiàn)自動化測試框架規(guī)劃的內(nèi)容可按以下幾個部分進行實施。

3.1 基礎設施建設

基礎設施是指支撐自動化測試系統(tǒng)運行和部署的網(wǎng)絡和計算平臺，主要為各類服務器和網(wǎng)絡路由交換設備。

自動化測試系統(tǒng)中的服務器和網(wǎng)絡設備的配置和管理不能成為測試實施時的負擔和瓶頸，要有集中統(tǒng)一的配置管理方法來支撐。使用虛擬化技術對網(wǎng)絡、服務器、存儲進行虛擬化和統(tǒng)一集中管理是一種有效的方式，同時也能合理利用系統(tǒng)資源，便于資源的擴展。

網(wǎng)絡設備測試會涉及到諸如串口、USB等難以進行虛擬化的低速物理接口，這類接口需提供便于接入虛擬化基礎設施的方式，比如通過以太網(wǎng)進行管理和使用的串口服務器、USB服務器等。

3.2 接口規(guī)范建立

接口規(guī)范是指自動化測試平臺中輸入輸出腳本化和執(zhí)行引擎所遵循的格式及要求，是確保測試設計的結果能順利驅(qū)動測試執(zhí)行并返回可分析結果的前提。

3.2.1 輸入輸出腳本化

輸入輸出腳本化接口規(guī)范定義了測試設計輸出的測試用例和測試結果返回的形式。

圖3所示為采用execl表格作為輸入輸出接口規(guī)范的示例，execl表格訪問方便，便于擴展，對execl表格的讀寫和分析可以固化為統(tǒng)一的軟件模塊，減少重復工作。輸入輸出腳本化模板分為測試用例、測試結果、測試項三個域。

域①為測試用例域，包括完整的測試用例輸入和預期結果，可通過增加列來增加測試輸入，每一行代表一條完整的測試用例，測試工具的輸入?yún)?shù)名與測試用例表頭描述一致。

域②為測試結果域，測試結果列反應測試通過或不通過，不通過則本行標紅，返回信息摘要存儲測試返回的精簡摘要信息，其它可按具體測試內(nèi)容進行填充，原則是便于后期問題定位。

域③為測試項域，通過增加exexl工作表來增加測試項。

3.2.2 執(zhí)行引擎

執(zhí)行引擎既是自動化測試執(zhí)行模塊，也是測試工具集成接口。網(wǎng)絡設備測試既需要使用軟件測試工具進行的測試，也有開發(fā)的測試腳本，還有專用的測試儀器，要實現(xiàn)測試的自動化，就需要將這些分散的測試方法和工具集成到一個統(tǒng)一的執(zhí)行平臺上，執(zhí)行引擎就界定了這些調(diào)用和返回的格式和方法。

執(zhí)行引擎應具備如圖4所示的功能模塊。

執(zhí)行引擎采用輕量級控制端模式，即控制端只對測試運行的基本場景進行設置，詳細測試腳本、參數(shù)、程序等都在執(zhí)行端實現(xiàn)和存儲。執(zhí)行端可以有多個，以適應不同運行環(huán)境。

在控制端選擇的啟動腳本為執(zhí)行端測試運行的命令行指令。因此要求所有測試工具集中的測試程序、腳本等都能以簡單的命令行方式啟動，并帶有運行時間和輸入輸出腳本化文件存儲位置參數(shù)。

3.3 測試設計輔助工具

測試設計包括測試需求分析和測試用例設計，從項目需求分析出測試需求，再按測試需求設計出測試用例，整個過程主要依靠人來進行，同時也受制于人的能力水平、經(jīng)驗甚至是情緒等不可控因素。

測試設計輔助工具將測試需求分析和測試用例設計領域中成熟、可靠的分析設計方法模型化并用軟件實現(xiàn)，用來幫助測試設計人員更可靠、更高效地完成測試設計工作，對輸出的測試用例按輸入輸出腳本化接口規(guī)范進行保存，與測試工具對接。

測試需求分析主要包含繼承分析、逐級細分分析、質(zhì)量模型分析、功能交互分析、用戶場景分析等測試需求分析方法，輸出為測試項。

測試用例設計方法主要包括逐級細分、域測試、輸出域分析、正交試驗、業(yè)務流程分析、狀態(tài)遷移法、因果圖、判定表、錯誤猜測等方法，輸出為可用的測試用例。

3.4 自動化測試工具集

自動化測試離不開有效的測試工具，網(wǎng)絡設備測試工具多樣，主要分為三大類，既測試儀器類、通用測試軟件和定制化的測試軟件，不同測試工具推薦的自動化測試框架也不盡相同，因此要達到工具間的集成和協(xié)作，需按3.2章節(jié)接口規(guī)范的要求進行改造，減少工具之間耦合，做到工具即能單獨開展測試也能方便地集成到自動化測試框架當中。

3.4.1 測試儀器

測試儀器主要使用在網(wǎng)絡設備性能和協(xié)議模擬測試等方面，具備完善的測試設置和自動化運行能力，與自動化測試框架集成，需使用其提供的二次開發(fā)接口進行二次開發(fā)，滿足接入框架的要求。

3.4.2 通用測試軟件

在功能測試，設備API接口測試、白盒測試等測試內(nèi)容中采用了通用測試軟件，通用測試軟件都有自身的一套自動化測試框架，要與網(wǎng)絡設備自動化測試框架相結合，需在深入研究通用測試工具使用和配置的基礎之上，將其運行腳本化，避開工具操作界面對自動化運行的影響，通過命令行方式啟動測試軟件的運行。同時在測試環(huán)境中配置通用測試軟件運行的條件，比如版本控制、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，支撐測試軟件的運行。

3.4.3 定制化測試軟件

定制化測試軟件是網(wǎng)絡設備測試中業(yè)務功能測試應用最多的測試工具，以腳本語言編程為主，使用靈活，按接口規(guī)范進行設計開發(fā)，與自動化框架集成。

3.5 測試環(huán)境配置

測試環(huán)境配置在網(wǎng)絡設備測試中尤為重要，不可信的測試環(huán)境往往導致測試結果不可信甚至錯誤，環(huán)境配置以滿足測試需求、統(tǒng)一管理為原則，對于不影響測試結果的公共測試環(huán)境可以加入基礎設施建設的虛擬化系統(tǒng)中，便于集中管理，比如版本管理、公用數(shù)據(jù)庫等。

4 結語

自動化測試系統(tǒng)只是解決測試效率和重復測試的質(zhì)量問題，目的是將人從重復的勞動中釋放出來從事更具創(chuàng)新性、更需要人腦分析和研究的工作，在自動化測試開展越成熟的地方，人的價值體現(xiàn)就會越高，人在測試活動中的價值不會因為自動化程度越高而降低。

方法和工具的成熟度也是影響自動化測試開展的重要因素，自動化測試中往往選擇那些測試方法和工具穩(wěn)定，人在測試過程中重復操作頻繁的部分進行自動化，典型的就是回歸測試。

所以，自動化測試并不是解救測試人員的靈丹妙藥，在開展自動化測試的過程中，需要不斷地摸索和嘗試才能最終形成一套有效的，適合組織需要的自動化測試系統(tǒng)。