李建軍1,2

　　（1. 中國電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所,，上海 200233,；2. 廣西大學(xué) 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，廣西 南寧 530004）

       摘要：在分析云計(jì)算技術(shù)特點(diǎn)基礎(chǔ)上,，基于云計(jì)算組件模型研究了云計(jì)算產(chǎn)品的測試方法和技術(shù),，并在聯(lián)通云計(jì)算綜合管理云平臺(tái)的測試中進(jìn)行應(yīng)用，取得了較好的效果,。

　　關(guān)鍵詞：云計(jì)算組件模型測試,；云計(jì)算；云平臺(tái)測試

　　中圖分類號(hào)：TP311.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19358/j.issn.1674 7720.2016.22.004

　　引用格式：李建軍. 基于云計(jì)算組件模型的測試方法和技術(shù)研究［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,，2016,35（22）：15-17,21.

0引言

　　隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷完善,，云計(jì)算已成為IT行業(yè)最新的發(fā)展趨勢。借助云計(jì)算架構(gòu)下虛擬化,、自動(dòng)化的優(yōu)勢,，無論最終用戶、SaaS 提供商還是PaaS提供商都能以按需付費(fèi)的形式從基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)中獲得應(yīng)用所需的計(jì)算能力,。

　　云計(jì)算的出現(xiàn)給軟件開發(fā)和軟件測試帶來巨大影響,，這種新的環(huán)境要求軟件測試的方法和技術(shù)也隨之變化。當(dāng)前,，市場上涌現(xiàn)了大量的云計(jì)算產(chǎn)品,，但作為一個(gè)新興的技術(shù)和領(lǐng)域，還缺乏完整的測試和評(píng)價(jià)方法,，文獻(xiàn)［1-3］主要研究了如何基于云計(jì)算環(huán)境開展軟件測試,，本文主要基于云計(jì)算組件模型探討云計(jì)算產(chǎn)品的測試策略和測試內(nèi)容。

1云計(jì)算產(chǎn)品組件模型

　　從功能實(shí)現(xiàn)上進(jìn)行分析,，一個(gè)典型的云計(jì)算產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可以分為多個(gè)組件,，如圖1所示［4］。

　　平臺(tái)：面向應(yīng)用開發(fā)人員進(jìn)行應(yīng)用開發(fā),、集成和交付的環(huán)境和工具集,。

　　展示：用戶與云計(jì)算產(chǎn)品之間的人機(jī)交互接口。

　　集成：與外部子系統(tǒng)的交互接口,。

　　彈性：應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算能力及容量規(guī)劃,，強(qiáng)調(diào)可伸縮性。

　　存儲(chǔ)：提供高可伸縮存儲(chǔ)能力的外部存儲(chǔ)庫,，可存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化的和非結(jié)構(gòu)化的,、靜態(tài)的和易失性數(shù)據(jù),。

　　部署：應(yīng)用的發(fā)布過程，包括開發(fā),、測試和最終部署到生產(chǎn)環(huán)境,。

　　運(yùn)行維護(hù)：對(duì)已投入生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)控和提供支持,。

　　計(jì)費(fèi)：對(duì)占用資源的測量,、計(jì)費(fèi)和支付結(jié)算。

　　身份認(rèn)證：應(yīng)用的直接使用者的信息,，可以使用該信息來優(yōu)化和定制用戶體驗(yàn),。

2測試方法

　　云計(jì)算產(chǎn)品的測試方法與傳統(tǒng)系統(tǒng)的測試方法和策略有很大的不同，針對(duì)云計(jì)算產(chǎn)品進(jìn)行軟件測試時(shí)應(yīng)特別關(guān)注平臺(tái)能力,、展示能力,、集成能力、存儲(chǔ)能力,、彈性能力,、計(jì)費(fèi)能力、部署和運(yùn)行維護(hù)能力,、身份認(rèn)證等,，云組件測試模型如圖1所示。

　　2.1平臺(tái)組件測試

　　測試云計(jì)算平臺(tái)組件時(shí)重點(diǎn)關(guān)注物理資源虛擬化能力,、物理設(shè)備管理能力,、平臺(tái)安全管理能力及容錯(cuò)性等方面。

　?。?）驗(yàn)證虛擬化能力首先要關(guān)注云計(jì)算平臺(tái)對(duì)計(jì)算資源（計(jì)算資源,、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）進(jìn)行虛擬化再進(jìn)行分配的能力,， 包括設(shè)備添加,、部署、配置和拆除等功能,。

　?。?）驗(yàn)證平臺(tái)是否具備物理設(shè)備控制功能，具體包括：①管理人員可以根據(jù)需要關(guān)閉,、打開設(shè)備的服務(wù),。②在指定服務(wù)器上創(chuàng)建虛擬機(jī)，創(chuàng)建指定服務(wù)器上的虛擬機(jī)快照,，卸載指定服務(wù)器上的虛擬機(jī)等,。③提供遠(yuǎn)程控制。

　?。?）驗(yàn)證平臺(tái)是否具備物理設(shè)備監(jiān)控功能,，包括：①支持主機(jī)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能,。②在基礎(chǔ)設(shè)施管理層面，系統(tǒng)能夠?qū)λ惺芸卦O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施動(dòng)態(tài),、實(shí)時(shí)的監(jiān)控,。③支持故障節(jié)點(diǎn)。對(duì)異常設(shè)備實(shí)施控制,，并能人為或自動(dòng)地隔離故障設(shè)備,，將設(shè)備上的運(yùn)行信息遷移到其他設(shè)備上，能夠正常運(yùn)行,。④支持告警功能,。對(duì)物理服務(wù)器的性能指標(biāo)設(shè)定閾值，當(dāng)接近或超過閾值時(shí),，可以對(duì)管理人員進(jìn)行報(bào)警,，支持短信、郵件發(fā)送等方式的報(bào)警信息,，保證管理人員第一時(shí)間收到報(bào)警信息,，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

　?。?）測試平臺(tái)是否具備物理網(wǎng)絡(luò)管理能力,，包括對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如網(wǎng)卡、交換機(jī),、路由器等的管理,、控制和維護(hù)，并為用戶提供物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D,，實(shí)時(shí)查看物理網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),，支持對(duì)故障設(shè)備的隔離和恢復(fù)。驗(yàn)證系統(tǒng)是否提供基于物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)隔離和寬帶控制功能,，實(shí)現(xiàn)多租戶環(huán)境下的物理隔離,，更好地保護(hù)租戶的應(yīng)用和數(shù)據(jù)［5］。

　?。?）測試平臺(tái)的虛擬存儲(chǔ)管理能力,，包括：①可以為存儲(chǔ)卷創(chuàng)建快照，用于快速恢復(fù)存儲(chǔ)卷和虛擬機(jī),。出于安全考慮,，每個(gè)存儲(chǔ)卷都有配額設(shè)置和訪問控制，只允許有權(quán)限的用戶和虛擬機(jī)讀寫卷中的數(shù)據(jù),，默認(rèn)情況下存儲(chǔ)卷可以被所有用戶訪問,。查看是否能創(chuàng)建快照，在存儲(chǔ)發(fā)生故障時(shí)能快速恢復(fù)；查看是否為每個(gè)存儲(chǔ)分配不同的權(quán)限,，非授權(quán)用戶訪問時(shí)被禁止［6］,。②支持對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，防范非法用戶對(duì)數(shù)據(jù)的濫用,；查看是否為關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密,。③測試是否支持多存儲(chǔ)方案，包括傳統(tǒng)的NAS和SAN,、分布式存儲(chǔ)以及本地存儲(chǔ)［7］,。用戶可根據(jù)實(shí)際需求選取其中一種存儲(chǔ)方案或?qū)追N方案混用。④測試是否支持跨物理和虛擬機(jī)訪問共享虛擬磁盤和應(yīng)用數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù),，以擴(kuò)展云平臺(tái)的應(yīng)用范圍,。

　?。?）驗(yàn)證虛擬網(wǎng)絡(luò)管理能力,，具體包括：①虛擬網(wǎng)絡(luò)管理主要是針對(duì)虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如對(duì)虛擬機(jī)網(wǎng)卡,、網(wǎng)關(guān),、虛擬交換機(jī)等的管理和維護(hù)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D上查看網(wǎng)絡(luò)劃分情況,、IP使用情況及各種虛擬設(shè)備的在線狀態(tài),，查看各業(yè)務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)。②物理,、虛擬的主機(jī)能夠同時(shí)對(duì)外提供服務(wù),，必須能夠提供完整、有效,、可控的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的管理,、控制能力，能靈活,、可靠地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)（含企業(yè)網(wǎng),、互聯(lián)網(wǎng)）間的映射和必要的安全保障。③根據(jù)用戶訪問和資源控制需要,，提供比較全面的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制,，包括訪問網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)隔離和帶寬控制等,，從而保證安全和提高網(wǎng)絡(luò)資源使用均衡,。④實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的互通，即虛擬機(jī)可以和物理服務(wù)器進(jìn)行通信,，支持在用戶在服務(wù)器上部署關(guān)鍵應(yīng)用,，同時(shí)又能保證整個(gè)云平臺(tái)業(yè)務(wù)的互通性和一致性。

　　云計(jì)算的安全是指確保數(shù)據(jù)只能被授權(quán)的實(shí)體訪問，而且數(shù)據(jù)是機(jī)密的,、真實(shí)的,、最新的、存在的,。安全性方面一般都提供授權(quán)和基于角色的訪問控制功能,，其正確驗(yàn)證主要通過分析云計(jì)算產(chǎn)品的訪問管理架構(gòu)和評(píng)估云基礎(chǔ)設(shè)施中基于安全證書的RBAC實(shí)現(xiàn)。云企業(yè)用戶需要綜合權(quán)衡安全性與速度,、效率,，而無須考慮云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)安全，因此云產(chǎn)品應(yīng)該提供一組安全服務(wù)和工具,，使企業(yè)能滿足個(gè)性化需求的安全服務(wù),，測試時(shí)重點(diǎn)驗(yàn)證以下控制點(diǎn)：

　　（1）網(wǎng)絡(luò)接入控制功能：對(duì)于非法占用IP資源,、內(nèi)部設(shè)備非法跨網(wǎng)段接入等可以及時(shí)發(fā)現(xiàn),，保障全網(wǎng)的IP管理秩序和網(wǎng)絡(luò)接入安全；可對(duì)虛擬機(jī)MAC地址與IP地址進(jìn)行強(qiáng)綁定,，一旦其中任意一項(xiàng)被非法修改,，則虛擬機(jī)與外界連接的網(wǎng)絡(luò)立刻被斷開(管理員可以通過特別工具恢復(fù))，從而保護(hù)用戶的權(quán)益不受到損害,。

　?。?）實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：不斷獲取設(shè)備各類指標(biāo)參數(shù)，在問題發(fā)生前及時(shí)了解非正常情況,，分析非法入侵,、病毒、物理故障等現(xiàn)象,。

　?。?）測試是否能通過設(shè)置閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)警，是否支持全自動(dòng)防DDoS攻擊,。

　?。?）測試審計(jì)功能是否完整有效等。

　?。?）平臺(tái)的容錯(cuò)性方面,，當(dāng)大量服務(wù)器進(jìn)行同一個(gè)計(jì)算時(shí)，測試單節(jié)點(diǎn)故障是否影響應(yīng)用的正常運(yùn)行,。

　　2.2集成組件測試

　　測試是否支持Xen,、KVM、VMware等異構(gòu)虛擬化平臺(tái)統(tǒng)一管理,，并支持對(duì)物理機(jī)統(tǒng)一管理,。

　　測試其接口管理能力，是否對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)IaaS訪問接口，包括圖形化界面,、命令行界面和可編程開放接口,。另外，其提供的接口要求與標(biāo)準(zhǔn)開放的云計(jì)算接口與技術(shù)相兼容,。云平臺(tái)的API支持兼容AmazonEC2,、EBS、S3,、LoadBalancing,、CloudWatch、Elastic MapReduce等公有云標(biāo)準(zhǔn),。

　　2.3部署和運(yùn)行維護(hù)組件測試

　　部署和運(yùn)行維護(hù)能力是衡量云計(jì)算平臺(tái)可用性的一個(gè)重要方面,，測試時(shí)重點(diǎn)考慮以下內(nèi)容：

　　（1）是否提供虛擬機(jī)全生命周期創(chuàng)建,、運(yùn)行和刪除中各個(gè)階段的相應(yīng)管理功能,。主要包括虛擬機(jī)的啟動(dòng)、停止,、重啟,、掛起,、恢復(fù),、克隆、刪除,、增量備份,、在線熱遷移，提供基于VNC的虛機(jī)連接機(jī)制,。

　?。?）是否支持主機(jī)選擇，對(duì)資源能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配,。

　?。?）是否支持虛擬機(jī)的恢復(fù)。

　?。?）是否支持P2V(Physical to Virtual)能力,，可以將用戶已有的應(yīng)用環(huán)境整體遷移至云平臺(tái)，保護(hù)用戶投資,。

　?。?）支持V2V(Virtual to Virtual)能力，簡化虛擬機(jī)復(fù)制,，在此基礎(chǔ)上可以提供虛擬機(jī)在線熱遷移能力,，保證在發(fā)生故障時(shí)，用戶業(yè)務(wù)不中斷。支持熱備份,、冷備份,、增量備份、全備份等,。遷移包括在線熱遷移和冷遷移方式,。

　　運(yùn)行維護(hù)組件,另外需要驗(yàn)證其日志管理和審計(jì)功能，測試其是否支持全面管理用戶系統(tǒng)訪問操作日志,，方便查詢和回溯用戶行為,。審計(jì)日志包含系統(tǒng)錯(cuò)誤/告警事件記錄。提供INFO,、Debug兩種基本運(yùn)行日志,，方便管理員監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、查找詳細(xì)錯(cuò)誤信息和排除故障,。

　　2.4云計(jì)算彈性測試

　　云計(jì)算彈性最直接的就是云計(jì)算服務(wù)的可靠性,，其具體體現(xiàn)在服務(wù)的可靠性、可使用性,、可恢復(fù)性,、連續(xù)性等方面?？捎眯酝ǔＪ褂谜＿\(yùn)行時(shí)間所占的百分比來衡量,，一般通過提高單個(gè)組件的可靠性來獲得可用性，同時(shí)采用冗余和故障遷移技術(shù)來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的目的,。

　　彈性測試需要集合彈性評(píng)測模型來進(jìn)行,。服務(wù)等級(jí)協(xié)議SLA定義了云服務(wù)類型、服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)費(fèi)用,，確定了消費(fèi)者或企業(yè)與云服務(wù)提供商之間所希望的基本服務(wù)水平［8］,。

　　云計(jì)算中比較核心的功能是資源的彈性伸縮、動(dòng)態(tài)調(diào)度,、租戶隔離等,，所以測試時(shí)重點(diǎn)驗(yàn)證以下方面：

　　（1）彈性伸縮管理,。集群的伸縮類型目前定義了三種模式：橫向模式（通過增減實(shí)例數(shù)量滿足需求）,、縱向模式（通過增減性能滿足需求）、動(dòng)態(tài)遷移（故障情況或反應(yīng)不及時(shí)的情況下通過將實(shí)例遷移到性能更好的物理機(jī)上）,。各種模式下,，管理員可以自由組合，形成不同的策略類別,，以滿足用戶不同的應(yīng)用需求,。

　?。?）負(fù)載均衡策略。提供多種負(fù)載均衡策略,，如CPU占用最少策略,、內(nèi)存使用最少策略、訪問量最少策略等,，用戶可以根據(jù)應(yīng)用選擇不同的策略實(shí)施負(fù)載均衡,，也可以多種策略混用。

　?。?）基于工作流的服務(wù)流程定義能力,。基于工作流引擎,，提供內(nèi)置的資源申請流程,、事件管理流程、問題管理流程和變更管理流程的運(yùn)維流程支持,。

　　2.5身份認(rèn)證

　　測試平臺(tái)是否提供多種用戶接入控制,，如用戶/密碼、Ukey認(rèn)證,、手機(jī)驗(yàn)證等多種方式,，防止非法用戶對(duì)云平臺(tái)資源濫用。

　　驗(yàn)證是否提供用戶管理能力,，包括提供基于角色的平臺(tái)用戶管理功能,。包括用戶登錄、用戶查詢,、新建用戶,、修改用戶、刪除用戶及角色管理,。

　　系統(tǒng)是否能夠提供軟件資源模板、硬件資源模板,、網(wǎng)絡(luò),、存儲(chǔ)空間等對(duì)象權(quán)限分配機(jī)制，控制用戶可創(chuàng)建虛擬機(jī)的類型和配置,。授權(quán)的操作包括隱藏,、創(chuàng)建、更新和刪除,。用戶的功能界面顯示根據(jù)其角色所決定,，不同的用戶在前端顯示的操作菜單與其具備的權(quán)限一樣。頁面中的功能按鈕根據(jù)模塊中所包含的功能來定義,，通過模板及角色所擁有的權(quán)限進(jìn)行控制,。

　　2.6云計(jì)算展示測試

　　云計(jì)算所交付的功能需要提供一個(gè)人機(jī)交互界面（用于接收用戶輸入和顯示系統(tǒng)輸出內(nèi)容）,，基于瀏覽器界面的部署和系統(tǒng)升級(jí)的便捷性，當(dāng)前主流云計(jì)算應(yīng)用的展示層一般都提供了瀏覽器界面,，測試時(shí)重點(diǎn)驗(yàn)證是否提供統(tǒng)一的門戶功能,，集成IaaS平臺(tái)和PaaS平臺(tái)的監(jiān)控和管理系統(tǒng)。提供集成式的Dashboard功能,，對(duì)IaaS和PaaS平臺(tái)重要的KPI指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和展示,，包括：提供部署服務(wù)相關(guān)的報(bào)表，用于統(tǒng)計(jì)和報(bào)告物理機(jī),、虛擬機(jī)數(shù)目和部署實(shí)施情況,；提供監(jiān)控和管理服務(wù)報(bào)表，統(tǒng)計(jì)和報(bào)告服務(wù)器和虛擬機(jī)的資源利用率情況,；提供流程服務(wù)報(bào)表,，統(tǒng)計(jì)和報(bào)告服務(wù)流程執(zhí)行的相關(guān)情況。

　　2.7計(jì)費(fèi)組件測試

　　為了合理地對(duì)云計(jì)算服務(wù)使用方收取費(fèi)用,，需要對(duì)用戶使用情況進(jìn)行度量,，比如以單位度量、應(yīng)用程序事件,、用戶登錄,、應(yīng)用的正常運(yùn)行時(shí)間、帶寬利用率,、應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間,、監(jiān)視警報(bào)和計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。

　　管理員可定制虛擬機(jī)實(shí)例,、網(wǎng)絡(luò),、存儲(chǔ)等資源服務(wù)的使用費(fèi)用規(guī)則，包括計(jì)費(fèi)方式,、費(fèi)率等,，并可按照用戶所選擇的服務(wù)等級(jí)協(xié)議給予相應(yīng)折扣。對(duì)于用戶的繳費(fèi)狀態(tài)進(jìn)行全局監(jiān)控,，可根據(jù)費(fèi)用設(shè)定相應(yīng)的啟停規(guī)則對(duì)用戶進(jìn)行管理,。如果在設(shè)定的規(guī)則內(nèi)，用戶欠費(fèi)狀態(tài)一直未得到更新,，則可自動(dòng)停止用戶對(duì)資源的使用權(quán)限,，必要時(shí)可注銷賬戶等。

　　驗(yàn)證計(jì)費(fèi)組件記錄用戶虛擬機(jī)使用情況,，包括使用時(shí)間,、使用流量和操作序列等，支持最終用戶實(shí)時(shí)查詢自己資源使用情況,，防止需求超過配額,，影響對(duì)業(yè)務(wù)的有效支撐,；查看能否進(jìn)行資源統(tǒng)計(jì)分析，以圖表的方式展示給用戶,，并且支持報(bào)表生成,。

3結(jié)束語

　　本文從典型的云計(jì)算產(chǎn)品組件模型入手，分析并提出了云計(jì)算產(chǎn)品各功能組件的測試方法和要點(diǎn),，對(duì)于云計(jì)算平臺(tái)相關(guān)產(chǎn)品的測試和評(píng)估具有一定的參考價(jià)值,。本研究成果已被用于中國聯(lián)通的的綜合管理云平臺(tái)測試工作中，取得了較好的效果,。下一階段的研究方向?yàn)槿绾位谠朴?jì)算組件模型的測試結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行評(píng)估,。

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