微服务场景下的自动化测试
atiz9753
8年前
<h2>新的挑战</h2> <p>微服务和传统的单块应用相比，在测试策略上，会有一些不太一样的地方。简单来说，在微服务架构中，测试的层次变得更多，而且对环境的搭建要求更高。比如对单块应用，在一个机器上就可以setup出所有的依赖，但是在微服务场景下，由于依赖的服务往往很多，要搭建一个完整的环境非常困难，这对团队的 DevOps 的能力也有比较高的要求。</p> <p>相对于单块来说，微服务架构具有以下特点：</p> <ul> <li>每个微服务在物理上分属不同进程</li> <li>服务间往往通过 RESTful 来集成</li> <li>多语言，多数据库，多运行时</li> <li>网络的不可靠特性</li> <li>不同的团队和交付周期</li> </ul> <p>上述的这些微服务环境的特点，决定了在微服务场景中进行测试自然会面临的一些挑战：</p> <ul> <li>服务间依赖关系复杂</li> <li>需要为每个不同语言，不同数据库的服务搭建各自的环境</li> <li>端到端测试时，环境准备复杂</li> <li>网络的不可靠会导致测试套件的不稳定</li> <li>团队之间的 沟通成本</li> </ul> <h3>测试的分层</h3> <p>相比于常见的 <a href="/misc/goto?guid=4959718297514065564" rel="nofollow,noindex">三层测试金字塔</a> ，在微服务场景下，这个层次可以被扩展为5层（如果将UI测试单独抽取出来，可以分为六层）。</p> <ul> <li>单元测试</li> <li>集成测试</li> <li>组件测试</li> <li>契约测试</li> <li>端到端测试</li> </ul> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/27e4a085ab5a4bcc2e2b388f382ebb2a.png"></p> <p>和测试金字塔的基本原则相同：</p> <ol> <li>越往上，越接近业务/最终用户；越往下，越接近开发</li> <li>越往上，测试用例越少</li> <li>越往上，测试成本越高（越耗时，失败时的信息越模糊，越难跟踪）</li> </ol> <p>单元测试</p> <p>单元测试，即每个微服务内部，对于领域对象，领域逻辑的测试。它的隔离性比较高，无需其他依赖，执行速度较快。</p> <p>对于业务规则：</p> <ol> <li>商用软件需要License才可以使用，License有时间限制</li> <li>需要License的软件在到期之前，系统需要发出告警</li> </ol> <pre> <code class="language-java">@Test public void license_should_expire_after_the_evaluation_period() { LocalDate fixed = getDateFrom("2015-09-03"); License license = new License(fixed.toDate(), 1); boolean isExpiredOn = license.isExpiredOn(fixed.plusYears(1).plusDays(1).toDate()); assertTrue(isExpiredOn); } @Test public void license_should_not_expire_before_the_evaluation_period() { LocalDate fixed = getDateFrom("2015-09-05"); License license = new License(fixed.toDate(), 1); boolean isExpiredOn = license.isExpiredOn(fixed.plusYears(1).minusDays(1).toDate()); assertFalse(isExpiredOn); } </code></pre> <p>上面这个例子就是一个非常典型的单元测试，它和其他组件基本上没有依赖。即使要测试的对象对其他类有依赖，我们会Stub/Mock的手段来将这些依赖消除，比如使用 <a href="/misc/goto?guid=4958864743859781664" rel="nofollow,noindex">mockito</a> / <a href="/misc/goto?guid=4959646068745187412" rel="nofollow,noindex">PowerMock</a> 。</p> <p>集成测试</p> <p>系统内模块（一个模块对其周边的依赖项）间的集成，系统间的集成都可以归类为集成测试。比如</p> <ul> <li>数据库访问模块与数据库的集成</li> <li>对外部 service 依赖的测试，比如对第三方支付，通知等服务的集成</li> </ul> <p>集成测试强调模块和外部的交互的验证，在集成测试时，通常会涉及到外部的组件，比如数据库，第三方服务。这时候需要尽可能真实的去与外部组件进行交互，比如使用和真实环境相同类型的数据库，采用独立模式（Standalone）的 <a href="/misc/goto?guid=4959646069292426377" rel="nofollow,noindex">WireMock</a> 来启动外部依赖的RESTful系统。</p> <p>通常会用来做模拟外部依赖工具包括：</p> <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959646069292426377" rel="nofollow,noindex">WireMock</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959718297694918075" rel="nofollow,noindex">mountebank</a></li> </ul> <p>其中，mountbank还支持Socket级别的Mock，可以在非HTTP协议的场景中使用。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/b7819c58726976353de6cd9b07f19072.jpg"></p> <p>组件测试</p> <p>贯穿应用层和领域层的测试。不过通常来说，这部分的测试不会访问真实的外部数据源，而是使用同 schema 的内存数据库，而且对外部service的访问也会使用Stub的方式：</p> <ul> <li>内存数据库</li> <li>Stub外部服务（ <a href="/misc/goto?guid=4959646069292426377" rel="nofollow,noindex">WireMock</a> ）</li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959718297794948915" rel="nofollow,noindex">RestAssured</a></li> </ul> <p>比如使用 <a href="/misc/goto?guid=4958193234668724180" rel="nofollow,noindex">h2</a> 来做内存数据库，并且自动生成schema。使用WireMock来Stub外部的服务等。</p> <pre> <code class="language-java">@Test public void should_create_user() { given().contentType(ContentType.JSON).body(prepareUser()). when().post("/users"). then().statusCode(201). body("id", notNullValue()). body("name", is("Juntao Qiu")). body("email", is("juntao.qiu@gmail.com")); } private User prepareUser() { User user = new User(); user.setName("Juntao Qiu"); user.setEmail("juntao.qiu@gmail.com"); user.setPassword("password"); return user; } </code></pre> <p>如果使用Spring，还可以通过 profile 来切换不同的数据库。比如下面这个例子中，默认的profile会连接数据库 jigsaw ，而 integration 的profile会连接 jigsaw_test 数据库：</p> <pre> <code class="language-java">spring: datasource: url: jdbc:mysql://localhost:3306/jigsaw driver-class-title: com.mysql.jdbc.Driver username: root password: password --- spring: profiles: integration datasource: url: jdbc:mysql://localhost:3306/jigsaw_test driver-class-title: com.mysql.jdbc.Driver username: root password: password </code></pre> <p>组件测试会涉及到的组件包括：</p> <ul> <li>URL路由</li> <li>序列化与反序列化</li> <li>应用对领域层的访问</li> <li>领域层对数据的访问</li> <li>数据库访问层</li> </ul> <p>前后端分离</p> <p>除了后端的测试之外，在目前的前后端分离场景下，前端的应用越来越复杂，在这种情况下，前端的组件测试也是一个测试的重点。</p> <p>一个前端应用至少包括了这样一些组件：</p> <ul> <li>前端路由</li> <li>模板</li> <li>前端的MVVM</li> <li>拦截器</li> <li>事件的响应</li> </ul> <p>要确保这些组件组合起来还能如预期的执行，相关测试必不可少。这篇文章详细讨论了前后端分离之后的测试及开发实践。</p> <p>契约测试</p> <p>在微服务场景中，服务之间会有很多依赖关系。根据 消费者驱动契约 ，我们可以将服务分为消费者端和生产者端，通常消费者自己会定义需要的数据格式以及交互细节，并生成一个契约文件。然后生产者根据自己的契约来实现自己的逻辑，并在持续集成环境中持续验证。</p> <p><a href="/misc/goto?guid=4959718297909799666" rel="nofollow,noindex">Pact</a> 已经基本上是 消费者驱动契约 （Consumer Driven Contract）的事实标准了。它已经有多种语言的实现，Java平台的可以使用 pact-jvm 及相应的 maven / gradle 插件进行开发。</p> <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959718297909799666" rel="nofollow,noindex">pact</a> / <a href="/misc/goto?guid=4959718298004690332" rel="nofollow,noindex">pact-jvm</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959718298088385410" rel="nofollow,noindex">pact-broker</a></li> </ul> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/01c7fcbb7b625cc1de8fdc9e1abe28f0.png"></p> <p>(图片来源： <a href="/misc/goto?guid=4959718298177747002" rel="nofollow,noindex">Why you should use Consumer-Driven Contracts for Microservice integration tests</a> )</p> <p>通常在工程实践上，当消费者根据需要生成了契约之后，我们会将契约上传至一个公共可访问的地址，然后生产者在执行时会访问这个地址，并获得最新版本的契约，然后对着这些契约来执行相应的验证过程。</p> <p>一个典型的契约的片段是这样的（使用pact）：</p> <pre> <code class="language-java">"interactions": [ { "description": "Project Service", "request": { "method": "GET", "path": "/projects/11046" }, "response": { "status": 200, "headers": { "Content-Type": "application/json; charset=UTF-8" }, "body": { "project-id": "004c97" }, "matchingRules": { "$.body.project-id": { "match": "type" } } }, "providerState": "project service" } ] </code></pre> <p>端到端测试</p> <p>端到端测试是整个微服务测试中最困难的，一个完整的环境的创建于维护可能需要花费很大的经历，特别是当有多个不同的团队在独立开发的场景下。</p> <p>另一方面，从传统的测试金字塔来看，端到端测试应该覆盖那些业务价值最高的Happy Path。也就是说，端到端测试并不关注异常场景，甚至大部分的业务场景都不考虑。要做到这一点，需要在设计测试时，从最终用户的角度来考虑，通过 用户画像 和 User Journey 来确定测试场景。</p> <p>在端到端测试中，最重要的反而不是测试本身，而是环境的自动化能力。比如可以通过一键就可以将整个环境 provision 出来：</p> <ul> <li>安装和配置相关依赖</li> <li>自动将测试数据Feed到数据库</li> <li>自动部署</li> <li>服务的自动重启</li> </ul> <p>随着容器技术和容器的编排技术的成熟，这部分工作已经可以比较好的自动化，依赖的工具包括：</p> <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4958839306020721371" rel="nofollow,noindex">Docker</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4958969355069615371" rel="nofollow,noindex">Rancher</a></li> </ul> <p>一个典型的流程是：</p> <ol> <li>搭建持续发布流水线</li> <li>应用代码的每一次提交都可以构建出docker镜像</li> <li>将docker镜像发布在内部的docker-hub上</li> <li>触发部署任务，通过rancher的upgrade命令将新的镜像发布</li> <li>执行端到端测试套件</li> </ol> <p>端到端测试还可以细分为两个不同的场景：</p> <ul> <li>没有用户交互的场景，如一系列的微服务组成了一个业务API</li> <li>有用户交互的场景</li> </ul> <p>UI测试</p> <p>最顶层的UI测试跟传统方式的UI测试并无二致。我们可以使用BDD与实例化需求（ <a href="/misc/goto?guid=4959718298316363889" rel="nofollow,noindex">Specification By Example</a> ）的概念，从用户使用的角度来描述需求，以及相关的验收条件。这里我们会使用WebDriver来驱动浏览器，并通过诸如 <a href="/misc/goto?guid=4958185336407221702" rel="nofollow,noindex">Capybara</a> 等工具来模拟用户的操作。</p> <p> </p> <p>来自：http://icodeit.org/2016/10/testing-in-microservice-context/</p> <p> </p>