基于國產化平臺的遠程自動化測試系統設計與實現

中國電子科技集團公司第三十研究所 張穎 胡舜治 王燁

2020年12月11日，中共中央政治局會議強調“強化國家戰略科技力量，增強產業鏈供應鏈自主可控能力”。當今國際形勢日益嚴峻，中國堅持走信息技術自主可控道路是大勢所趨。在架構、產品、生態都非常依賴非國產IT產品，在底層技術、信息安全、數據保存方式被限制的風險背景下，國產化被加速推進。自主可控產業鏈的核心是建立自主可控的信息技術底層到應用層的架構和標準，在芯片、存儲、服務器、操作系統、應用軟件、網絡設備等領域實現國產替代。

全國產化硬件平臺的研發迫在眉睫，目前國內已有大量廠商和單位在向全國產化轉型。一直以來，大多數硬件平臺的元器件主要是選用國外知名品牌，尤其是芯片，幾乎從未選用過國產型號，現在想要實現從主控芯片到所有元器件的國產化替代，做出穩定可靠的硬件平臺或產品，大量的測試驗證工作顯得尤為重要。傳統的測試技術，都是基于單機的手工測試或者自動化測試，不能實現異地實時測試，會產生很多問題，如被測設備數量多、噪音大、輻射強、測試效率低、自動化測試不能保留故障現場等，給測試者帶來不便，且對身心健康造成傷害。

針對上述問題，本文提出一種基于國產化平臺的遠程自動化測試系統。該系統選用的主要測試設備如串口服務器和程控電源等，均為國產品牌。該遠程自動化測試系統，不僅能實現多臺設備同時遠程測試控制，自動循環下電/上電或機械手操作開關機，還具有日志信息及測試結果實時上報功能。

1 系統概述與總體架構

傳統的測試場景如下：測試人員坐在電腦前，身旁桌子上排列著一堆被測設備，測試機和被測設備通過網線或串口線相連，看似操作起來很方便，實際嘈雜的噪音、凌亂的走線，令人身心俱疲，甚至經常會出現串口線長度或數量不夠的情況。但是有些測試并不需要時刻守著被測設備，比如長時間穩定性測試和開關機測試等，本文提出的遠程自動化測試系統就是為這類測試而設計的。

該測試系統的總體架構如圖1所示，主要分為兩個區域，即測試間和機房，測試間和機房部署在一個局域網內。將被測設備部署在機房的機架上，測試設備如串口服務器、程控電源和FTP/Web服務器等也部署在機房，測試人員坐在測試間，遠程控制測試腳本啟停和查看測試結果。另外該測試系統還包含機械手控制系統，用來模擬人工定時開啟機器按鈕。

圖1 遠程自動化測試系統總體架構Fig.1 Remote automatic test system overall structure

該遠程自動化測試系統適用于所有常見國產化平臺（如國產化服務器平臺、國產化網絡通信設備等）的測試驗證。

2 系統設計與實現

2.1 串口服務器研究與應用

串口服務器是該遠程自動化測試系統的核心部件之一。我們選用的是國產品牌康海時代NC900系列串口服務器，如圖2所示，它是一種面向高端客戶開發的串口聯網通訊的產品，通過它用戶可以在Internet中任意位置訪問串口終端，實現串口設備數據傳輸應用擴展功能。

圖2 康海時代串口服務器NC916Fig.2 Kanghaishidai serial port server NC916

串口服務器的物理組網如圖3所示。測試機和串口服務器使用網線連接，只需保證二者的網絡互連互通，就能無限拉遠了人和測試設備之間的距離，真正實現人機分離；測試機和串口服務器使用Telnet協議建立連接，也可以使用SSH加密連接。串口服務器和程控電源、被測試設備之間是通過RS232協議通信，由于不同設備采用不同的物理接口形式，所以線纜需要手工制作，分別需要定制RJ45—DB9、RJ45—RJ45的連接線，線序如圖4、圖5所示。

圖3 測試環境物理組網圖Fig.3 Physical network topology of test environment

圖4 RJ45-DB9串口線線序Fig.4 The line sequence of RJ45-DB9 serial line

圖5 兩頭RJ45串口線線序Fig.5 The line sequence of RJ45-RJ45 serial line

串口服務器和測試機之間采用的是Telnet協議，需要在串口服務器上使能Telnet功能并配置端口。配置方法如圖6所示。串口服務器的每個串口對應一個數據端口號，當PC機通過SecureCRT或測試腳本訪問串口服務器時，需使用對應數據端口號。

圖6 串口服務器的網口配置Fig.6 Network interface configuration of serial port server

串口服務器和被測設備、程控電源之間采用的是RS232串口協議，需要對串口進行波特率、數據位和停止位的設置。配置方法如圖7所示。

圖7 串口服務器的串口配置Fig.7 Serial port configuration of serial port server

2.2 程控電源遠程控制設計與實現

遠程自動化測試系統的另一個核心部件是程控電源。如果選用普通的市電開關執行下電/上電測試，會造成故障現場無法保留的問題，而程控電源可以很好的解決這一問題，即通過編程控制，實現某臺被測設備遇到故障便停止該臺設備的上下電，且不影響其他設備的正常測試。

我們選用的是國產品牌圖躍網絡科技AIPPS-X100高端智能程控電源，如圖8所示。它的特點有：采用了高效MCU處理芯片和高精度系統時鐘芯片，以確保指令的快速準確執行；使用無機械觸點的固態繼電器，延長使用壽命；寬電壓（AC85V-AC265V）工作，滿足各類需求；實時指示各端口狀態。它的功能有：單port下電/上電、所有port同時下電/上電、單port循環下電/上電、所有port同時循環下電/上電、單port下電后定時上電、所有port下電后定時上電、單port撤銷、所有port撤銷及若干查詢功能。它的接口包括1個DB9串口和8個電源接口，如圖9所示，可以同時接入八臺被測設備。

圖8 高端智能程控電源正面Fig.8 The positive of intelligent programmable power supply

圖9 高端智能程控電源背面Fig.9 The back of intelligent programmable power supply

若單機控制程控電源，將測試機和程控電源通過串口線連接，用如圖10所示串口工具對程控電源進行配置及命令發送，命令碼包含端口號、上下電指令及時間設置等，命令發送成功會有返回碼。

圖10 串口調試工具Fig.10 Serial debugging tool

若想實現對程控電源的遠程控制，需要配合串口服務器使用。測試機和串口服務器均接入局域網，用自制的RJ45—DB9串口線連接串口服務器和程控電源，測試機通過Telnet協議訪問串口服務器，并發送命令給程控電源，程控電源收到命令后執行相應的上下電操作。當設備上電后，測試腳本執行設備狀態檢查動作（檢查設備PCIE網卡數量、設備網口UP數量、網口PING包情況等），如檢查結果與預期不符或設備發生故障，則該設備停止下電，保留測試現場以供開發人員分析。測試腳本具體軟件實現流程如圖11所示。

圖11 測試腳本軟件流程圖Fig.11 Software flow chart of test script

2.3 測試結果可視化研究

測試結果的分析和查看、測試過程數據的管理是整個測試活動中最重要的環節。借助Python豐富的共享庫可以實現測試日志的集中管理、測試結果分析、測試數據的展示等。在測試機房的服務器上分別安裝MySQL Server和FTP Serve，利用Python Django搭建Web Server，在Python測試腳本執行過程中，便可以實時的將測試結果、日志信息上傳到服務器中并寫入到數據庫。當測試人員通過瀏覽器遠程訪問Web服務器查看測試數據時，后端Django框架讀取數據庫和日志并生成HTML頁面動態展示，也可以使用一些可視化庫(如PyEcharts)實現餅狀圖、柱狀圖、拆線圖等，讓結果的呈現更加直觀和多樣性。

3測試驗證

本文應用該遠程自動化測試系統對6臺某國產化服務器平臺進行長時間可靠性測試，從而驗證該測試系統的有效性。搭建如圖1所示測試環境。對被測設備配置好自啟動腳本后，在測試機上執行測試腳本，被測設備開始自動循環上下電并運行相應程序，測試人員實時查看測試過程及結果。

部分測試結果如圖12所示，測試次數到達1557次時，設備3啟動失敗，其退出測試，而其他設備測試繼續進行。此時可以根據設備3串口打印及日志信息分析故障原因。

圖12 測試結果Fig.12 Test result

4 結語

本文提出了一種基于國產化平臺的遠程自動化測試系統，并介紹了其設計與實現的過程，最終通過實際測試驗證了其有效性。該測試系統解決了設備噪音大、輻射強、故障現場不能保留、串口線長度數量不夠等諸多問題。目前，該測試系統已成功應用于大量國產化硬件平臺的測試場景中，同時也可以應用于幾乎所有網絡通信類硬件平臺的測試。