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移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)性能的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的搭建與應(yīng)用

2019-03-22 03:22:18江淑明仇潤(rùn)鶴

科技與創(chuàng)新 2019年5期

江淑明，仇潤(rùn)鶴

江淑明，仇潤(rùn)鶴

（東華大學(xué)信息科技與技術(shù)學(xué)院，上海 201620；數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心，上海 201620）

隨著通信軟件版本更新迭代的速度越來(lái)越快，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和研發(fā)速度，需要能用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)性能測(cè)試的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)。搭建了一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)性能的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，給出了被測(cè)試通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架中的各個(gè)模塊和自動(dòng)化測(cè)試工具，并以軟件升級(jí)測(cè)試為例，介紹了整個(gè)平臺(tái)的具體自動(dòng)化測(cè)試步驟和測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，證明整個(gè)的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)能夠順利使用，并能夠在實(shí)際的應(yīng)用中大大提高研發(fā)效率。

移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；通信軟件；自動(dòng)化測(cè)試

隨著通訊系統(tǒng)的復(fù)雜程度的不斷增加，軟件系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加，尤其是在當(dāng)前移動(dòng)通訊設(shè)備娛樂(lè)功能逐漸增多的前提下，通信軟件的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，而軟件測(cè)試是軟件開(kāi)發(fā)中不可或缺的部分，軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量控制和質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，軟件的測(cè)試工作也提升到了一個(gè)非常重要的地位。通信的產(chǎn)品和軟件服務(wù)一般覆蓋面都會(huì)比較廣，如果測(cè)試質(zhì)量和精度不夠高，上線后出現(xiàn)問(wèn)題的影響將會(huì)是非常巨大的。因此，高精度和高質(zhì)量的測(cè)試是我們所需要的。但現(xiàn)在版本更新迭代的越來(lái)越快，項(xiàng)目交付壓力越來(lái)越大，單純地手動(dòng)測(cè)試已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在所有的需求。因此，自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)運(yùn)而生，它具有快捷、方便、可重復(fù)、覆蓋率高等許多優(yōu)點(diǎn)，能夠大大地提高軟件產(chǎn)品研發(fā)效率，節(jié)省時(shí)間，爭(zhēng)取用最短的時(shí)間進(jìn)入市場(chǎng)。

顯而易見(jiàn)，利用專(zhuān)門(mén)的自動(dòng)化測(cè)試工具進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)試，提高測(cè)試效率是非常可行的辦法。國(guó)際上流行的測(cè)試工具代表有Compuware（美國(guó)康博）公司的DevPartner軟件、Rational公司的Purify系列。而對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性能測(cè)試主要可以概括為三種不同的類(lèi)型，分別是軟硬件管理維護(hù)測(cè)試，魯棒性測(cè)試和容量測(cè)試。其中，軟硬件管理維護(hù)測(cè)試主要用來(lái)測(cè)試軟件版本各種不同層次的升級(jí)過(guò)程中各種性能指標(biāo)參數(shù)是否穩(wěn)定。

魯棒性測(cè)試是指人為的破壞或者重啟某個(gè)節(jié)點(diǎn)或者板子后查看各項(xiàng)指標(biāo)的恢復(fù)情況是否正常。容量測(cè)試則是指階梯型的增加模擬用戶數(shù)直到最大負(fù)荷觀察增加的過(guò)程中各種性能指標(biāo)是否一直屬于正常。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)性能測(cè)試的自動(dòng)化，實(shí)際項(xiàng)目使用D-JCAT。自動(dòng)化測(cè)試工具D-JCAT是一個(gè)Maven工程項(xiàng)目，由cats和D-jcat兩個(gè)子項(xiàng)目構(gòu)成，都是用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，在使用的時(shí)候，只需要在本地打開(kāi)Eclipse導(dǎo)入性能測(cè)試所需版本相對(duì)應(yīng)的Maven工程就可以使用，配置簡(jiǎn)單，操作界面友好。

1 自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的搭建

1.1 測(cè)試平臺(tái)

測(cè)試平臺(tái)主要由GSS服務(wù)器、Dallas、核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)設(shè)備SGSN-MME、多臺(tái)交換機(jī)、路由控制器組成，如圖1所示。其中，GSS是一個(gè)UNIX服務(wù)器，主要用來(lái)配置核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)與核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)之間交流，這種交流主要體現(xiàn)在文件服務(wù)上。因此，可以粗略地認(rèn)為，GSS服務(wù)器就是一個(gè)為核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)SGSN-MME提供文件服務(wù)的服務(wù)器。

電信網(wǎng)絡(luò)一般覆蓋面比較廣，測(cè)試也必須要考慮到不同的真實(shí)場(chǎng)景。所以，其中的一個(gè)測(cè)試工具Dallas就是在這樣的需求下產(chǎn)生的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)分布式的負(fù)載測(cè)試工具，幫助測(cè)試人員模擬真實(shí)的用戶場(chǎng)景。以便能夠根據(jù)不同性能的測(cè)試需求使用不同的負(fù)載需要。具體來(lái)說(shuō)，Dallas能夠從三個(gè)層面進(jìn)行模擬：①它能夠模擬所測(cè)節(jié)點(diǎn)周邊的網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)；②它不僅能夠模擬節(jié)點(diǎn)，還能夠充當(dāng)函數(shù)式接口去產(chǎn)生對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信令；③它還能模擬真實(shí)的用戶，而且用戶數(shù)是可以手動(dòng)設(shè)置的，可以小到一個(gè)用戶，大到上千萬(wàn)都可以根據(jù)需要模擬出來(lái)。

圖1 測(cè)試平臺(tái)的框架

核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)設(shè)備，即圖1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的SGSN-MME，它的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要有28個(gè)槽位，每2個(gè)槽位中插入一塊板子。插入的板子類(lèi)型分為4種，即FSB、NCB、GPB和SMXB，分別充當(dāng)不同的角色。其中GPB是普通的GEP5板子，沒(méi)有內(nèi)存，充當(dāng)AP（應(yīng)用處理器）和DP（負(fù)載設(shè)備處理器）的角色。FSB是4種類(lèi)型板子中唯一具有內(nèi)存的板子，所以用來(lái)存儲(chǔ)文件和備份，為所有的板子共享。

NCB是節(jié)點(diǎn)控制板子，主要負(fù)責(zé)路由、監(jiān)視、O&M和軟件分發(fā)。SMXB作為交換板構(gòu)成不同板子之間溝通的橋梁。GSS和Dallas都是為測(cè)試核心節(jié)點(diǎn)SGSN-MME所開(kāi)發(fā)的工具或服務(wù)器。它們通過(guò)串口和交換機(jī)與SGSN-MME測(cè)試節(jié)點(diǎn)連接之后，整個(gè)需要被測(cè)試的系統(tǒng)，也就是測(cè)試框架就搭建完成。

圖2 測(cè)試節(jié)點(diǎn)硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.2 自動(dòng)化測(cè)試工具

在配置好被測(cè)試的系統(tǒng)之后，就可以在自動(dòng)化測(cè)試工具上對(duì)所需要測(cè)試的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行性能自動(dòng)化測(cè)試了。自動(dòng)化測(cè)試工具D-JCAT的模塊組成如圖3所示。整個(gè)測(cè)試工具分為3個(gè)部分：最底層的JCAT提供了一系列公共處理接口的Java API，也集成了log4j日志輸出框架和TestNG測(cè)試框架，為整個(gè)自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)提供架構(gòu)支撐；D-JCAT Framework則是基于JCAT的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了JCAT重定義的接口，并且各個(gè)不同的測(cè)試節(jié)點(diǎn)有不同的具體實(shí)現(xiàn)。

除此之外，D-JCAT還提供了生成節(jié)點(diǎn)配置的執(zhí)行腳本Confix，以及提供case運(yùn)行監(jiān)聽(tīng)器的Listener等功能；最上層是CATS Repository。它是在D-JCAT上面進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)，它沒(méi)有具體的方法實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的功能都是調(diào)用D-JCAT，主要包括唯一識(shí)別每個(gè)case的XML文件、XML文件唯一映射的Feature Files以及調(diào)用底層代碼的Test Step。在此情況下，一個(gè)自動(dòng)化case的運(yùn)行過(guò)程就如這樣，從上往下一層一層地調(diào)用即可。

圖3 自動(dòng)化測(cè)試工具D-JCAT模塊組成

2 移動(dòng)通信系統(tǒng)性能自動(dòng)化測(cè)試實(shí)例

2.1 測(cè)試目的

以軟件升級(jí)測(cè)試為例，來(lái)敘述整個(gè)的實(shí)際測(cè)試流程。在這個(gè)通信軟件產(chǎn)品快速迭代的時(shí)代，甚至可以認(rèn)為軟件每天都在不停升級(jí)更新，因此，軟件測(cè)試也就顯得尤為重要，而為了提高開(kāi)發(fā)效率，自動(dòng)化測(cè)的重要性就顯現(xiàn)出來(lái)了。系統(tǒng)需要具備什么樣的特性，才算是好的或壞的性能，應(yīng)該如何進(jìn)行度量等等，這些都需要對(duì)性能測(cè)試進(jìn)行分析與研究。簡(jiǎn)而言之，軟件升級(jí)測(cè)試的目的在于利用測(cè)試工具來(lái)模擬真實(shí)的升級(jí)場(chǎng)景，查看和分析升級(jí)包安裝配置完成，Dallas模擬用戶和流量都在一個(gè)穩(wěn)定的水平后，相應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)AP和DP處理器負(fù)載是否在正?？梢越邮艿姆秶鷥?nèi)，是否會(huì)因?yàn)榘姹镜母鲁霈F(xiàn)新的錯(cuò)誤或告警等問(wèn)題。總之，在新的軟件版本正式交付給用戶之前，要保證設(shè)備軟件能夠升級(jí)成功并且升級(jí)之后整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠保證正常、穩(wěn)定的運(yùn)行，給用戶提供更優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)，這就是軟件升級(jí)性能測(cè)試的意義所在。

2.2 測(cè)試腳本及參數(shù)配置

在進(jìn)行正式的軟件升級(jí)測(cè)試之前，需要對(duì)核心測(cè)試節(jié)點(diǎn)SGSN-MME進(jìn)行初始化配置。主要包括IP地址的配置、節(jié)點(diǎn)能夠附著的用戶容量值配置以及2G、3G、4G用戶比例配置等。配置用到的是命名為sgsn_mmefull.sh的一個(gè)Shell腳本，直接運(yùn)行該腳本，等待其執(zhí)行完成，節(jié)點(diǎn)初始化配置成功，之后進(jìn)行正常的升級(jí)流程了。主要的參數(shù)如表1所示，這些參數(shù)在Eclipse的VM arguments由測(cè)試人員給定，然后傳遞給腳本或程序運(yùn)行。

2.3 自動(dòng)化測(cè)試流程

在正式開(kāi)始運(yùn)行一個(gè)軟件升級(jí)自動(dòng)化測(cè)試時(shí)，首先需要一個(gè)可用的被測(cè)試節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)通過(guò)腳本參數(shù)stp傳遞給D-JCAT。同時(shí)，被傳遞的還包括準(zhǔn)備升級(jí)到的軟件版本baseline參數(shù)。設(shè)定規(guī)則如圖4所示。其他更多的參數(shù)則是寫(xiě)在一個(gè)“system.properties”的文件中，通過(guò)Java中的File類(lèi)去讀取和操作數(shù)據(jù)。

表1 腳本參數(shù)及其描述

腳本參數(shù)名稱(chēng)腳本參數(shù)描述 Baseline準(zhǔn)備升級(jí)到的軟件版本 Baseline.NonSmooth1最初安裝的軟件版本 Dallas.versionDallas安裝版本 stp被測(cè)試的節(jié)點(diǎn)

綜上所述，在測(cè)試工具D-JCAT中每個(gè)測(cè)試不同性能的案例都有一個(gè)獨(dú)立的XML文件來(lái)識(shí)別。運(yùn)行某個(gè)具體的案例只需要在已經(jīng)導(dǎo)入Maven工程的Eclipse上點(diǎn)擊“Run Configurations”之后選擇你要測(cè)試的案例對(duì)應(yīng)的XML文件運(yùn)行即可。對(duì)于軟件升級(jí)測(cè)試來(lái)說(shuō)，選擇的是“NonSmoothSu1_LoadNormal_MkX_1mag_Lwg1Itu_EricssonGlobalA_None.xml”這個(gè)XML文件。

從XML文件開(kāi)始運(yùn)行之后，測(cè)試內(nèi)部的層級(jí)調(diào)用過(guò)程如下：Feature Files 是用Gherkin語(yǔ)言寫(xiě)的要運(yùn)行一個(gè)測(cè)試案例具體的實(shí)施步驟，并且通過(guò)@注解的方式來(lái)與XML文件關(guān)聯(lián)，從而運(yùn)行正確的Feature File步驟。Gherkin語(yǔ)言定義的每個(gè)步驟都有CATS中的Java代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，CATS又調(diào)用D-JCAT中的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)性能測(cè)試案例的運(yùn)行。在此情況下，一個(gè)case就在Eclipse中自動(dòng)運(yùn)行起來(lái)。在JCAT中封裝了log4j日志輸出框架，在D-JCAT中又根據(jù)具體的測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了適配封裝，在整個(gè)case運(yùn)行的過(guò)程中一直打印并且存儲(chǔ)log信息在一個(gè)以當(dāng)前時(shí)間命名的本地路徑下。最后運(yùn)行完成后，由測(cè)試人員查看相應(yīng)的log和數(shù)據(jù)來(lái)分析測(cè)試結(jié)果。

圖4 VM主要參數(shù)

2.4 測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

在整個(gè)的測(cè)試流程中，最直接判斷一個(gè)測(cè)試是否通過(guò)的方法是通過(guò)Eclipse中的console窗口中運(yùn)行是否出現(xiàn)ERROR。如果沒(méi)有出現(xiàn)ERROR，則升級(jí)步驟中沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。測(cè)試后關(guān)注的主要參數(shù)如表2所示。一個(gè)正常的軟件升級(jí)case完成后，所有的指標(biāo)都應(yīng)該與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)相匹配。在此情況下，一個(gè)自動(dòng)化case才是完全通過(guò)的。

表2 測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)參數(shù)

測(cè)試結(jié)果參數(shù)參數(shù)描述 AP CPU usage測(cè)試節(jié)點(diǎn)AP CPU的使用量，一般70左右為正常 DP CPU usage測(cè)試節(jié)點(diǎn)DP CPU的使用量，一般45左右為正常 Alarm測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的告警信息測(cè)試結(jié)果參數(shù)參數(shù)描述

實(shí)際項(xiàng)目中自動(dòng)化運(yùn)行升級(jí)case時(shí)，AP， DP， Alarm參數(shù)的實(shí)際情況如圖5、圖6、圖7所示。在使用自動(dòng)化工具D-JCAT進(jìn)行測(cè)試時(shí)，只需要等它跑完所有測(cè)試步驟后，它自動(dòng)將不同的參數(shù)記錄在不同的日志文件里面，后續(xù)在Linux服務(wù)器上敲相應(yīng)的命令就可以查看不同的參數(shù)結(jié)果，得出結(jié)論。例如，得到Alarm參數(shù)，只需要在輸入“gshlist_alarms”即可。這樣可以大大提升測(cè)試效率，可以同時(shí)跑起來(lái)多個(gè)case，分別去檢查結(jié)果就可以了。

從圖5、圖6、圖7所得到的實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行中AP，DP，Alarm參數(shù)與表2中參數(shù)描述對(duì)比可知，以上三項(xiàng)測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)參數(shù)都在合理的范圍內(nèi)，也沒(méi)出現(xiàn)Alarm。所以，自動(dòng)化測(cè)試軟件升級(jí)case成功。

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化測(cè)試與手動(dòng)測(cè)試相比，可以避免人工測(cè)試的大量人力投入，減少重復(fù)過(guò)程，節(jié)省時(shí)間、費(fèi)用和工作量，提高測(cè)試效率和效果，對(duì)于企業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文搭建了移動(dòng)通信節(jié)點(diǎn)的性能自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，并最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)試。其中，介紹了整個(gè)被測(cè)試系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能和組成，并且將他們搭建成一個(gè)完成的系統(tǒng)。介紹了自動(dòng)化測(cè)試工具，講述了它層級(jí)的分工以及調(diào)用過(guò)程。以軟件升級(jí)case為例，介紹了整體的流程和測(cè)試輸出結(jié)果分析，最終使該自動(dòng)化測(cè)試順利運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的效果。