面向云計算服務(wù)設(shè)施的高效測試技術(shù)

朱巖+朱杰媛+高翔+田小鷹

摘 要

隨著人們對云計算服務(wù)設(shè)施的測試技術(shù)不斷進行研究，高效云測試技術(shù)的重要性越來越凸顯。本文首先介紹了云計算國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，接著指出了測試技術(shù)的研究方向，進而探討了具體的研究內(nèi)容，旨在滿足云計算服務(wù)設(shè)施日益提高的質(zhì)量需求。

【關(guān)鍵詞】云計算 服務(wù)設(shè)施 測試技術(shù)

目前，人們已開始對云計算服務(wù)設(shè)施的測試技術(shù)等問題進行研究，但仍處于初步探索階段，尚未形成成熟系統(tǒng)的方法。彈性是云計算服務(wù)設(shè)施的核心內(nèi)在特性，性能穩(wěn)定可靠是云計算服務(wù)設(shè)施的關(guān)鍵外部需求。保障彈性和性能可靠性是云計算服務(wù)設(shè)施對外提供高質(zhì)量服務(wù)的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前軟件評測領(lǐng)域的難點。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型服務(wù)模式，通過網(wǎng)絡(luò)提供可動態(tài)伸縮、按需付費的廉價計算服務(wù)。當(dāng)前云計算技術(shù)已在民用商務(wù)服務(wù)、科研、政務(wù)等領(lǐng)域已得到不斷應(yīng)用，在電力信息化等領(lǐng)域也已得到廣泛關(guān)注。

按照服務(wù)模式的不同，云計算可分為多個層次：軟件即服務(wù)（Software as aService， SaaS）、平臺即服務(wù)（Platform as a Service， PaaS）和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service， IaaS）。其中， IaaS 云是基礎(chǔ)的云計算服務(wù)設(shè)施，以虛擬機等形式，提供CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基本計算資源，用戶可以在這些基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施上構(gòu)建PaaS云或SaaS云。典型的云計算服務(wù)設(shè)施包括阿里云、Amazon EC2、Microsoft Azure等；基于OpenStack，也可以搭建類似的開源云計算服務(wù)設(shè)施解決方案。

在云計算的發(fā)展中，云計算服務(wù)設(shè)施的建設(shè)是關(guān)鍵，保證這些基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量可信是推進云計算技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。然而，作為一種新興軟件形態(tài)，云計算服務(wù)設(shè)施的結(jié)構(gòu)和功能特性與傳統(tǒng)軟件均有顯著不同，傳統(tǒng)方法難以繼續(xù)沿用。人們已經(jīng)開始云計算服務(wù)設(shè)施質(zhì)量保障方面的探索，但目前尚未形成成熟的解決方案。亞馬遜、谷歌、阿里巴巴的云服務(wù)都曾先后出現(xiàn)應(yīng)軟件問題而出現(xiàn)大規(guī)模宕機的情況，給云基礎(chǔ)服務(wù)供應(yīng)商和構(gòu)建在其上的上層應(yīng)用提供方帶來至少數(shù)千萬美元的損失。為保障云服務(wù)可靠性，作為保障軟件質(zhì)量的一種重要方法，面向云計算服務(wù)設(shè)施的測試技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注。

2 研究目標

公司現(xiàn)正開展一個以電力業(yè)務(wù)為背景的云計算虛擬化項目。項目的總體目標是針對以虛擬機等形式提供服務(wù)的云計算服務(wù)設(shè)施，從其核心特性彈性和性能可靠性出發(fā)，研究高效系統(tǒng)的測試方法，以及作為測試支撐的運行時監(jiān)控技術(shù)，構(gòu)建適應(yīng)大規(guī)模云環(huán)境需要的測試平臺，解決云計算服務(wù)設(shè)施在質(zhì)量保障方面的難題，為其在電力等高可靠性要求領(lǐng)域的深入應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

其中，重點需要解決的問題包括：

云計算服務(wù)設(shè)施有哪些評價指標，其總體測試過程如何規(guī)范地實施？

云計算服務(wù)設(shè)施的核心特性彈性應(yīng)如何測試，如何評價系統(tǒng)的彈性化資源分配能力？

如何測試云計算服務(wù)設(shè)施在出現(xiàn)局部故障的情況下，是否始終能夠?qū)ν馓峁┬阅芊€(wěn)定可靠的服務(wù)，從而最小化系統(tǒng)運營帶來的經(jīng)濟和社會風(fēng)險？

如何監(jiān)控大規(guī)模云環(huán)境，并基于監(jiān)控進行必要的異常檢測和診斷，從而支撐相對真實的高負載環(huán)境下測試方法與技術(shù)的實施？

3 研究內(nèi)容

3.1 基于彈性伸縮模型的云計算服務(wù)設(shè)施彈性能力測試技術(shù)

彈性是云計算服務(wù)設(shè)施的一個核心特性，為保證其能夠經(jīng)濟、高效地滿足不同用戶不同時刻的不同資源需求，必須對云計算服務(wù)設(shè)施的彈性能力進行有效測試。在現(xiàn)有工作中，人們已對云計算系統(tǒng)的彈性評估進行了一些研究，但這些工作一方面未能系統(tǒng)地評估復(fù)雜資源使用場景下云計算服務(wù)設(shè)施的彈性表現(xiàn)，另一方面，忽略了彈性的內(nèi)部實現(xiàn)機理，未能對不同資源擴展和收縮方式下的彈性實現(xiàn)質(zhì)量進行有效評測。為滿足云系統(tǒng)日益提高的質(zhì)量需求，必須對與云服務(wù)設(shè)施的彈性能力測試技術(shù)進行更深入系統(tǒng)的研究。

3.2 基于故障注入的云計算服務(wù)設(shè)施性能可靠性測試與評估技術(shù)

對于云計算服務(wù)設(shè)施，不僅需要保證彈性能力，還需要保證系統(tǒng)能夠正確可靠地處理節(jié)點失效等各種資源異常情況，以始終對外提供穩(wěn)定的性能表現(xiàn)，滿足系統(tǒng)的服務(wù)層協(xié)議（SLA），以及用戶對系統(tǒng)的性能期望。已有的性能測試研究中，人們大多關(guān)注性能測試的執(zhí)行、測試結(jié)果的分析等問題，極少考慮性能的穩(wěn)定性。為支持上述特性的保證，項目將以故障注入為基礎(chǔ)，研究系統(tǒng)化的云計算服務(wù)設(shè)施性能可靠性測試方法，通過審慎的測試，形成對系統(tǒng)性能穩(wěn)定性的有效評估。

3.3 大規(guī)模云環(huán)境運行時監(jiān)控、檢測及其智能診斷技術(shù)

運行時監(jiān)控是云計算服務(wù)設(shè)施彈性能力測試、性能可靠性測試，以及檢測系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)按需服務(wù)、負載均衡等工作的基礎(chǔ)。通過監(jiān)測，才能夠準確了解系統(tǒng)當(dāng)前的資源分配和使用情況，通過運行時控制才能夠?qū)崿F(xiàn)性能故障的注入。

研究基于監(jiān)控數(shù)據(jù)的性能異常診斷方法，以幫助識別造成上層云應(yīng)用性能異常的資源瓶頸，改進資源分配策略，從而提升云應(yīng)用的性能。

3.4 基于云測試的云計算服務(wù)設(shè)施的測試平臺及其運用驗證技術(shù)

測試方法研究為云計算服務(wù)設(shè)施的實際測試提供了技術(shù)指引，但還需要工具支撐，以從云服務(wù)的客戶端開始，構(gòu)造高負載，驅(qū)動云計算服務(wù)設(shè)施的工作。對于所提出的各種方法，也還需結(jié)合工具進行運用驗證，明確其效果，以作為后續(xù)測試工作的參考。

4 結(jié)語

為解決上述問題，本項目將結(jié)合系統(tǒng)實現(xiàn)機理，對云計算服務(wù)設(shè)施的高效測試技術(shù)進行研究，形成關(guān)于系統(tǒng)彈性能力測試、性能可靠性測試、大規(guī)模運行時監(jiān)控、高負載壓力生成的成熟解決方案，以滿足云計算服務(wù)設(shè)施日益提高的質(zhì)量需求。

參考文獻

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作者簡介

朱巖（1981-），男，江蘇省南京市人。東南大學(xué)計算機專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷。工程師，主要從事軟件研發(fā)與測試工作。

作者單位

南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司（研發(fā)中心）江蘇省南京市 211106endprint