大型復雜系統的精確聯動測試技術研究

趙司宇

摘要：現階段，隨著軟件系統規模與復雜度的不斷提升，測試技術的多樣化得到了發展，但是專業性、針對性與應用范圍仍有提升的空間。為此，文章以戶政管理“跨省通辦”系統為范例，研究了針對多部門、多層級、多系統、多網域之間的協同測試技術，依賴服務之間的聯動測試技術，以及大型復雜系統中的測試問題定位技術。

關鍵詞：“跨省通辦”；協同測試；聯動測試；問題定位

中圖分類號：TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）13-0045-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

隨著信息技術的發展，現階段所見的軟件規模不斷增大，其內部復雜程度也越來越高，其內部嵌入的功能接口越發增加，多個系統之間的集成耦合度越來越高。在這種情況下，與之相對應的軟件測試難度也在不斷提升，具備相對應的測試技術，尤其是針對大型復雜系統的測試技術，也就成了現今亟待解決的問題。

協同測試是在多部門、多層級、多系統、多網域之間，需要針對一整個軟件系統進行的測試。在這種情況下，共享信息以保證系統測試流程的順暢、同時對于不同部門之間進行協調，是協同測試中的一大挑戰。為了同時保證測試的安全與高效，測試者需要完成整個系統測試內容的全面覆蓋，在保證沒有某個環節遺漏的同時，也需要保證沒有某個中間部分受到無意義的重復檢測。

聯動測試是指針對某一由諸多不同系統所組成的系統測試，多個不同的軟件系統可能涉及諸多不同的接口對接、移動端小程序、服務器部署項目、桌面端服務器等諸多不同環境下的系統組成的大型系統，同一系統內也同時包括了數據庫、軟件代碼所編寫的接口、部署環境在內的諸多需要不同測試方法進行的測試環節。在同一大型復雜系統之中，多個不同的系統服務，以及同一系統的內部應用服務之間，由于存在著相當的依賴關系，對它們進行統一測試的方法，尚且不夠成熟，需要進一步研究。

而在大型系統中，由于可能存在多個子系統，每個子系統中又存在多個功能接口，其內部的邏輯復雜度極高，同時可能通過不同的代碼語言實現。而由此實現的諸多功能，在組成大型系統時的整體流程，以及各功能在業務之中的應用，使得各種復雜功能之間的組成難以清楚辨析。自動化測試工具成了針對這個問題常用的測試工具，能夠進行大量的測試。但是，自動化測試工具的準確性十分依賴于測試人員與測試腳本[1]。在大型系統中，很難快速嘗試各種業務情況，測試得到具體的錯誤原因，并定位出發生問題具體功能接口位置。想要快速定位大型系統中存在的問題，也是現今測試之中的一大難題。

為了實現聯動測試，測試者需要對系統具備明確的認識，能夠區分外圍系統和關鍵核心系統，通過分層確認測試時的測試重心。通過對于測試內容與整體流程的系統化認識，測試者能夠對系統實現合理分配，將不同的測試內容，包括不同層級、不同系統、不同網域內的功能測試，分配給不同的部門。

為了實現協同測試，測試者需要合理實現對整個測試流程的階段性分配，包括對于整個軟件系統進行合理的單元劃分、分配，以及單元測試之后的測試整合過程。相比于常見的測試流程，測試者選擇了更加輕量級的測試方法，以接口正確性為核心，覆蓋各種測試功能之間的組成。

為了實現錯誤定位功能，測試者需要編寫合適的測試用例，在測試用例能夠完整覆蓋整個系統的情況下，盡可能確保各個測試用例之間的關聯度減小，從而縮小其間的覆蓋面，同時刪除其中的冗余信息，通過更高的運行效率，縮短問題定位時間。

為此，測試者對于現有的測試過程進行了修改，通過細化以及針對性地設定，在測試過程中添加了更多的測試要求，確保了測試過程能夠適用于大型復雜系統的測試，通過合理分配與錯誤定位，同時保證了正確性與高效。

本文通過子系統功能與重要性的合理分配，在測試過程中，實現了聯動測試；通過大型系統的合理單元劃分，進行了輕量級的測試系統覆蓋，在測試過程中，實現了協同測試；通過高效的測試用例編寫，實現了測試問題的定位。

1 測試過程

在系統測試過程中，對測試過程進行管理是最為重要的步驟。在本節中，測試者對于測試過程進行了劃分[2-3]，分別通過每一輪實現了大型系統中的聯動、協同測試與問題定位，并針對戶政管理“跨省通辦”系統給出了實例。

1.1 單元測試

單元測試指對測試中最小檢測單元進行檢查和驗證。

在該測試過程中，測試者需要采用白盒測試方法，根據實際業務區間，在最開始的項目設計中就完成不同子系統的劃分，并且根據具體功能，在每個子系統中，根據實際的業務層級需求，劃分不同的區塊，并將不同子系統分配給不同部門，保證外部設計功能與內部封裝接口之間的一一對應，從而實現在協同測試下，多部門、多層級、多系統、多網域之間的功能劃分。

在戶政管理“跨省通辦”系統中，系統可以劃分為數據治理體系、電子證照、跨省通辦、“互聯網+”、電子檔案管理應用系統、綜合管理應用、電子印章、密碼應用安全等不同系統，分別分配給了不同企業與單位，不同系統根據實際需求分配，在不同企業與單位所在的省市，同時完成測試環境、生產環境的部署，分別完成每個系統的測試。

1.2 集成測試

集成測試又稱為組裝測試或聯合測試，在單元測試的基礎上，按照項目的概要設計說明書以及詳細設計說明書，對單元模塊進行組裝。

在進行各個協同單元的功能測試過程中，由于每個單元的功能在單元測試的劃分中已經明確，整體業務能夠根據流程設計完成快速組裝，從而能夠實現輕量級的集成。

在戶政管理“跨省通辦”系統中，不同系統通過集成成為一個完整的系統，系統組成方式在項目開始先期即根據整體框架設計圖完成設定，并通過集成測試確保系統、系統內子系統與功能接口能夠彼此之間相互協作，實現整體的功能。系統綜合采用圖1所示的集成測試方法，確保集成測試的完整性。

1.3 確認測試

確認測試也稱有效性測試，可檢測軟件系統的功能、性能以及其他特性，是否與用戶要求一致。

在測試的過程中，針對每個測試模塊的功能設計與流程組合，可以通過測試用例密度為標準進行衡量[4]，設計盡可能少量的測試用例，每個測試用例能夠覆蓋到每個業務單元需要檢驗的不同情況，通過互斥的情況組合，完成所有需要檢驗的測試條件全覆蓋，即實現了大型復雜系統下的高效測試定位[5-6]。

在戶政管理“跨省通辦”系統中，針對完整系統測試的過程中，需要預先完成測試用例的設置。該平臺主要業務功能包括戶口遷移、新生兒出生入戶、戶籍類證明、跨省身份證申領四大功能模塊，預先根據標準要求，完成覆蓋了各種測試場景與功能的各種測試用例。測試用例的實現要求如表1所示：

1.4 系統測試

系統測試將整個大型系統作為整體進行測試，包括了軟件系統、硬件、網絡、支撐軟件、數據庫等，進行對接聯調工作，能否在環境下協調一致實現業務需求。

在最初完成充分的項目整體構造規劃的基礎上，根據實際的業務需求，將整體的業務部署進行劃分，不同的區塊環境根據重要性進行標識，從而明確各參與方之間的業務需求，以及在整體工作中的資源分配，實現了聯動測試。且根據殺蟲劑效應[7]，軟件會對測試的方式產生天然的免疫性。這要求測試者在大量測試數據的情況下，需要通過多種不同的測試軟件，根據多種不同場景下的測試用例，實現多元化測試技術，從而將系統測試的效果最大化。

在戶政管理“跨省通辦”系統中，通過測試用例的運行，分別完成各個功能模塊的整體流程。與此同時，在后臺接口中，傳入各種前端系統得到的參數，以及系統配置的參數，通過各個接口的返回結果，確認系統存在的問題進行修改，并且通過多種測試軟件、在多種測試場景下完成測試。

1.5 驗收測試

驗收測試由用戶對于系統核心流程進行檢驗、測試、開發人員進行操作演示，用戶則依照需求規格說明書的要求進行驗收。

在最終的驗收過程中，操作演示只需要針對系統架構中的核心子系統進行，即聯動測試中區分的關鍵核心系統，在該子系統中，由不同子系統的開發、測試人員，根據劃定的功能單元分別進行分項測試演示，即實現協同測試。

在戶政管理“跨省通辦”系統中，經過多輪迭代測試、確認系統完成之后，測試人員同步根據日志進行標準比對，確認各個功能模塊完整，流程完整，數據項均符合標準要求，隨后完成測試聯調報告并反饋，報告內容包括每一輪中的測試情況，具體操作流程，以及流程中測試出并修改的問題。

總體測試流程如圖2所示。單元測試、集成測試、確認測試與系統測試時，若測試有誤，則在提交bug報告后，回到之前的步驟進行調整，直到測試通過后，開始進行下一步測試。

2 軟件測試過程的基本內容

大型復雜系統的核心功能，往往都是通過軟件實現的。因此，針對各軟件子系統中接口功能實現的重點測試，也就成了大型復雜系統測試中的關鍵[8]。除了功能之外，軟件的壓力監測工作也十分關鍵[9]，一旦因此出現問題，就會影響整體業務與業務數據的準確性。因此，軟件測試要求能夠根據系統的需求分析，針對性設計出滿足各種場景需求的測試用例，跟蹤完成全流程的業務運行，同時制定負載壓力場景。而功能測試與壓力測試的測試腳本，均需要遵循以最小的代價完成測試的原則。

在這一節中，測試者以戶政管理“跨省通辦”系統中，“電子印章”“密碼應用安全”兩系統為例，重點研究了核心軟件系統的測試過程。

2.1 測試準備

測試準備階段主要包括組建測試小組，確定測試人員。

在測試準備過程中，測試人員需要根據不同部門進行分配。根據不同部門、具體分配的子系統內容，分別選定測試人員，綜合確定整體測試方案，即可實現協同測試。

在測試準備工作中，測試者申請了戶政管理“跨省通辦”系統測試方法研究項目，專門進行相關測試方法研究，并根據項目要求分配了測試小組，專門進行功能測試與標準比對。

2.2 測試計劃

測試計劃需求對系統進行拆解，確定了需要測試的重點功能模塊，并分配用于測試的資源，初步確定功能方法與測試計劃進度，完成測試文檔撰寫。

根據各子系統在大型復雜系統中的功能分配及具體的重要性，完成用于測試的資源分配與部署，根據需要設定測試計劃，并且根據具體功能，實現初步的測試模型設計，即實現了聯動測試。

在設定軟件測試計劃時，測試者完成了科研項目論證書，分別確定了進行聯動測試、協調測試以及自動化錯誤定位的研究方向。戶政管理“跨省通辦”項目設定測試計劃為每個季度完成一項測試計劃的研究，最后一個季度完成技術研究的總結性匯報，即項目時間為一整年。項目中選擇采用黑盒測試，針對內部代碼邏輯不夠清晰的情況，完成前、中、后各種系統層面的業務場景測試設計[10]。

2.3 測試設計

測試設計即完成測試用例的設計。

根據每個子系統所需要測試的功能，進行針對性測試用例設計，保證以最低的測試用例密度測試出每一個模塊所需要檢測的各種功能，可能出現的各種正確、錯誤的情況，能夠在發生錯誤的情況下，在最短的時間內定位錯誤發生的位置，即實現了大型復雜系統下、各子系統的高效測試定位[11]。

在測試設計過程中，測試者根據標準要求，提出整體系統的各個功能模塊內各種不同的業務場景，包括功能模塊內所涉及的各種基本接口服務，以及業務服務調用的各種正、反向情況，單人、多人調用，業務審核通過與不通過等場景。

2.4 測試執行

測試執行包括搭建測試環境，準備測試數據，并根據實際業務需要，針對不同的系統設計、代碼等特點，撰寫測試腳本，得到最終測試結果[12]。

根據實際分配的資源，分別完成不同網域下，各功能子系統測試環境的搭建，并且由不同部門，分別配合各測試用例實現各自分配的子系統功能測試，在測試腳本中完成軟件系統與數據庫、硬件、支撐系統、網絡等外部服務的兼顧，即做到不同層級的兼容，最終測試結果能夠適應多部門、多層級、多系統、多網域，即實現了聯動測試。

在測試過程中，為了完成高效的軟件問題定位，接口運行需要通過自動化測試軟件運行，同時能夠同步進行壓力測試，確認系統在實際運行過程中的性能。配合實現了各種測試用例的腳本，自動化測試工具能夠兼顧軟件核心功能與工作性能的測試。在本項目中，測試人員通過Jmeter、LoadRunner、Findbugs[13]等多種不同模式的測試軟件，通過不同場景測試用例，實現了多元化測試技術，覆蓋了全流程業務實現的同時，將測試效果最大化，并且模擬了大量用戶并發的負載情況，監測了系統的實時性能，檢驗了整個系統的穩定性[14-15]。功能測試結果如表2所示。

2.5 測試結果分析

測試結果分析即根據測試結果，定位確認軟件系統和產品質量問題，并進行多輪測試，最終完成測試報告的撰寫。

最終的測試結果將各單元之間的諸多測試內容進行整合，保證了整個大型復雜系統內，軟件核心功能的輕量級測試覆蓋，即實現了協同測試。

在測試結果分析的過程中，測試人員每一輪均給出了流程執行過程中出現的問題，并且比對了日志數據與標準之間的差異，保證了系統功能的完善，給出了囊括每一輪測試過程與測試問題的測試報告。最終的測試里程碑任務如表3所示。

3 結論

由于軟件系統逐漸趨向大型與復雜的發展，測試技術需要與時俱進。本文研究了在多部門、多層級、多系統、多網域情況下的測試技術，能夠對整體實現合理、高效的流程、功能系統與資源分配，并且能夠在最短的時間內、實現錯誤的自動化定位。

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【通聯編輯：唐一東】