一種大型軟件測試方法

周強峰 ，周強強

(1.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080；2.廣東電網(wǎng)公司廣州供電局，廣東 廣州 510060)

大型軟件具有涉及子模塊繁多、建設(shè)過程復(fù)雜、功能全面、性能具有較高要求的特點。依據(jù)ISO/IEC 9126軟件產(chǎn)品評估標準[1]，需要對軟件的功能性、可靠性、可用性、效率、可維護性、可移植性等方面進行評估。因此，需要有一種方法能夠?qū)Υ笮蛙浖M行測試，保障其軟件質(zhì)量。

本論文針對大型軟件功能模塊多、流程復(fù)雜、性能要求高的特點，總結(jié)了一種測試方法，該方法主要由功能測試和性能測試方法組成。功能測試方法由功能測試流程和功能測試用例設(shè)計方法組成，其中功能測試用例設(shè)計方法采用以等價類劃分方法為主，多種其他黑盒方法為輔助的方法。性能測試方法由性能測試流程、測試工具選擇、性能測試指標設(shè)計和性能調(diào)優(yōu)方法組成。實踐表明，該測試方法具有良好的效果，能夠達到大型軟件進行功能和性能把關(guān)的目的。

1 大型軟件的功能測試

某大型軟件在企業(yè)統(tǒng)一的電網(wǎng)設(shè)備和客戶信息模型、基礎(chǔ)資料和拓撲關(guān)系的基礎(chǔ)上，基于GIS的標準化、一體化企業(yè)級信息平臺，應(yīng)用于供電可靠性管理、客戶停電管理、線損四分管理、業(yè)擴報裝輔助決策及配網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃等領(lǐng)域。具有涉及子模塊繁多、建設(shè)過程復(fù)雜、功能全面的特點，需對其進行功能測試。

1.1 功能測試流程

功能測試目的是測試產(chǎn)品是否達到了合同技術(shù)協(xié)議書規(guī)定的功能。其流程如圖1所示。

1.2 功能測試測試用例設(shè)計

業(yè)務(wù)測試用例由10項內(nèi)容組成：(1)用例 ID，(2)用例名稱，(3)測試目的，(4)測試級別，(5)參考信息，(6)測試環(huán)境，(7)前提條件，(8)測試步驟，(9)預(yù)期結(jié)果，(10)設(shè)計人員。業(yè)務(wù)測試用例的方法有包括等價類劃分方法、邊界值分析方法、錯誤推測方法、因果圖方法、判定表驅(qū)動分析方法、正交實驗設(shè)計方法、功能圖分析方法和場景設(shè)計方法等，各種方法可以相互補充[2]。

圖1 功能測試流程

在本文中，對一個模塊依據(jù)邏輯功能不同將其細分，并分別設(shè)計測試用例，主要采用等價類劃分方法來設(shè)計測試用例[3-4]。同時采用邊界值分析方法、錯誤推測方法、因果圖方法等在測試過程中進行輔助，輔助測試人員可以用較少的用例發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯誤和缺陷。對某大型軟件的所有模塊均采取這種測試用例設(shè)計方法，其中某功能模塊的功能細分列表如表1所示。

表1 某功能模塊的功能細分列表

某功能模塊的一個具體業(yè)務(wù)測試用例 (運行數(shù)據(jù)查詢)如表 2所示。

表2 一個具體的業(yè)務(wù)測試用例(運行數(shù)據(jù)查詢)

2 大型軟件的性能測試

2.1 性能測試流程

性能測試需要驗證產(chǎn)品是否達到了合同技術(shù)協(xié)議書規(guī)定的性能指標。通過自動化的測試工具模擬多種正常、峰值及異常負載條件來對系統(tǒng)的各項性能指標進行測試。

性能測試可以分為負載測試、壓力測試、配置測試、容量測試、基準測試和并發(fā)測試等[5]。本文主要通過負載測試，確定在各種工作負載下系統(tǒng)的性能，目標是測試當負載逐漸增加時，系統(tǒng)各項性能指標的變化情況。測試時監(jiān)控系統(tǒng)的各項性能指標，以便為性能調(diào)優(yōu)提供支持。性能測試流程圖如圖2所示。

圖2 性能測試流程圖

2.2 測試工具選擇

性能測試的工具種類很多，簡單劃分為以下幾種：負載壓力測試工具、資源監(jiān)控工具、故障定位工具以及調(diào)優(yōu)工具。QA Load、SilkPerformer、LoadRunner、WebRunner 都 是 主 流的負載性能測試工具。本文采用LoadRunner作為測試工具，它也可以作為監(jiān)控工具直接從中間件、數(shù)據(jù)庫以及主機自身提供的性能數(shù)據(jù)采集接口獲取性能指標，在負載壓力測試的同時對業(yè)務(wù)系統(tǒng)所處的測試環(huán)境進行監(jiān)控。

2.3 性能測試指標

性能指標包括應(yīng)用性能、主機性能、網(wǎng)絡(luò)性能、多任務(wù)性能、可靠性、可用性、易用性、易學(xué)性、負載均衡等性能指標[6]。

本文的合同技術(shù)協(xié)議書主要考察系統(tǒng)的功能模塊在某測試點下的最大并發(fā)數(shù)和響應(yīng)時間指標。測試時、對服務(wù)器的CPU使用率、CPU等待隊列、磁盤傳輸率(Mb/s)、內(nèi)存頁交換率(頁/s)、網(wǎng)絡(luò)傳輸率(包/s)等指標進行監(jiān)控，編制服務(wù)器資源占用情況表，格式如表3所示。

表3 服務(wù)器資源占用情況表

對大型軟件的所有模塊均考察測試點的最大并發(fā)數(shù)和響應(yīng)時間指標，其中某子系統(tǒng)的性能測試表如表4所示。

表4 某子系統(tǒng)的性能測試表

2.4 性能調(diào)優(yōu)

性能測試調(diào)優(yōu)是為了改善系統(tǒng)某些方面的性能，而對系統(tǒng)軟件或硬件進行的修改，它與負載測試是性能測試的兩個核心內(nèi)容，它們是多次交替進行的。

當性能測試發(fā)現(xiàn)問題后，通過檢查如下幾方面來收集系統(tǒng)的信息以便診斷系統(tǒng)：(1)應(yīng)用環(huán)境 (如JDK版本)；(2)應(yīng)用程序代碼；(3)數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)；(4)操作系統(tǒng)配置參數(shù)；(5)硬件配置。如CPU的個數(shù)和主頻、磁盤的容量和速度及是否使用RAID，內(nèi)存大小等；(6)網(wǎng)絡(luò)狀況。是否會有網(wǎng)絡(luò)負載過重的情況；(7)問題的影響是什么，比如影響響應(yīng)速度或吞吐量等；(8)多少用戶遇到了問題，遇到問題的用戶與其他用戶的操作有什么不同；(9)系統(tǒng)資源監(jiān)控的結(jié)果是否正常，如CPU和I/O是否正常；(10)問題是否集中在某一類模塊中；(11)是客戶端還是服務(wù)器出現(xiàn)問題；(12)實際負載是否超過了系統(tǒng)的負載能力；(13)是否未對系統(tǒng)進行優(yōu)化。

收集完以上必要的信息后，即確定調(diào)優(yōu)的具體目標，如：(1)提高系統(tǒng)吞吐量；(2)縮短響應(yīng)時間；(3)更好地支持并發(fā)；(4)提高硬件配置(如 CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)等)。

調(diào)優(yōu)完成后，再次進行負載測試，確定調(diào)優(yōu)后的系統(tǒng)性能指標是否達到合同技術(shù)協(xié)議書的要求。若仍未達到，則需要再次進行調(diào)優(yōu)，并讓開發(fā)方也改進程序。

實踐證明，這種功能測試與性能測試方法能夠有效地驗證多個廠商的產(chǎn)品是否達到了合同技術(shù)協(xié)議書規(guī)定的功能和性能指標。性能測試是控制系統(tǒng)性能的有效手段，在軟件的能力驗證、能力規(guī)劃、性能調(diào)優(yōu)、缺陷修復(fù)等方面都發(fā)揮著重要作用。本文總結(jié)的功能測試與性能測試方法可以對多模塊、有具體性能要求的大型軟件進行測試，功能測試具有步驟明確、設(shè)計測試用例效率高和執(zhí)行簡單的特點；性能測試具有步驟明確、監(jiān)控全面和能夠進行調(diào)優(yōu)的特點，是一種較好的測試方法。

[1]ISO/IEC 9126： Information technology-Software quality characteristics and metrics[S].1991.

[2]MYERS G J， SANDLER C， BADGETT T.The art of software testing， second edition[M].USA： John Wiley&Sons，2004.

[3]范明紅，浦云明，汪志華.等價類測試與劃分研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2009，19(7)：62-65.

[4]浦云明，陳黎震.基于劃分的等價類測試[J].計算機工程與設(shè)計，2009，30(19)：4429-4431.

[5]于涌.軟件性能測試與 LoadRunner實戰(zhàn)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[6]鄭人杰.計算機軟件測試技術(shù).[M].北京：清華大學(xué)出版社，1990.