基于Python和SIPp的自动化压力测试系统设计和实现

信斌　王桂花

摘要：首先，分析了现有测试系统的不足，之后，介绍了软件组成和运行环境说明，最后，设计了基于Python和SIPp的自动化压力测试系统，并给出了相关代码。新的测试系统克服了现有测试系统的不足，极大地提高了测试效率，节约了测试成本。

关键词：压力测试系统；自动化；Python；SIPp

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）22-0205-03

随着计算机和通讯技术的快速发展，网络和通讯设备的组成越来越复杂，测试工作量越来越大，测试要求的时间越来越短，测试系统面临着很大的挑战。现有测试系统中，基于SIP协议的通讯系统的压力测试，多采用开源工具SIPp，由测试人员手工调用SIPp执行脚本，给系统加压，然后采集系统运行指标，如CPU占用率、内存使用率等，以测试系统在不同压力下的稳定性。Sipp工具模拟终端设备或者网络设备，向被测试设备发送大量SIP消息，可以增加系统负荷。但由于压力测试的测试模型众多，测试周期较长（通常持续若干天），测试成本居高不下。

Python是一种开源的通用计算机编程语言，致力于缩短开发时间，使用简洁、易读又便于维护的语法，拥有丰富的扩展模块，具有很大的便捷性和高可扩展性。基于Python和SIPp的自动化压力测试系统，将人工测试步骤编排为自动化测试，能极大地提高测试效率，节约测试成本。

1系统组成

1.1系统的硬件结构

自动化压力测试系统由测试管理子系统、SIPp测试节点和被测试设备组成，系统硬件连接如图1所示。根据测试规模和被测试设备的能力，可以扩展多个SIPp测试节点，由测试管理系统集中管理和分配任务。所有设备通过交换机和路由器组成的网络连接在一起。测试管理系统使用网络接口，一方面管理SIPp节点，启动及停止其模拟负荷，并在测试过程中动态调整其负荷大小，另一方面监控被测试设备，判断其在高压力情况下的运行指标及状态。

1.2系统的软件结构

本系统由配置管理模块、SSH协议接口模块、SIPp控制模块、设备参数采集模块、测试报告生成模块组成，具体结构见图2所示。

配置管理模块负责读取测试系统的各项预设参数（如被测试设备的IP地址、端口、登录口令，SIPp节点的Linux服务器用户名、口令、测试消息脚本等）。

因SIPp工具运行于Linux系统上，需要通过SSH协议登录到Hnux服务器，以便控制SIPp的启动、停止等动作，工具需要支持SSH接口。将SSH的连接、登录、执行命令、获取命令结果等操作封装为一个SSH模块，方便工具其他模块使用。SIPp控制模块负责在部署SIPD工具的Linux服务器上，启动测试脚本、调整压力强度及结束模拟负荷的发送。数据采集模块通过TCP接口登录到被测试设备上，采集各种强度负荷下的设备系统指标，判断系统的状态是否良好。测试结束后，所有测试数据由报告生成模块加工生成测试报告。

2运行环境说明

2.1Python扩展模块paramiko的安装

paramiko模块提供了ssh及sttp进行远程登录服务器执行命令和上传下载文件的功能。这是一个第三方的Python扩展包，使用之前需要安装。在Windows上安装paramiko包的步骤具体见表1所示。

2.2SIPp工具的安装与测试脚本编写

SIPp是一款用于测试SIP协议性能的开源工具软件，运行于Linux平台，通过预先编排的测试场景脚本来控制SIP消息的收发，它可以模拟用户终端以及通讯服务器设备，完成和被测试设备的SIP协议流程的交互。使用不同的脚本配置，它可以充当SIP协议中的UAC角色和UAS角色，并发或者串行地发起多个SIP会话，并能实时输出测试运行的统计数据（呼叫速率、信令来回的延迟，以及消息收发数目统计）。由于其性能强大和开源免费的特点，Sipp已经被广泛应用于通讯设备（如IP多媒体子系统中的CSCF、AS等设备）的压力测试，具体步骤如图3所示。

其中UAC和UAS都由SIPp来担任。SIPp的安装比较简便，从开源网站上下载代码，拷贝到Linux服务器上，完成编译即可。但在测试前，需要完成测试场景脚本文件（XML格式）和用户号码脚本文件（CSV格式）的设计与编写，并将消息收发流程调试通過。

3系统模块功能设计与实现

3.1SSH接口模块的设计与实现

对第三方模块paramiko的接口进行二次封装，将繁琐的协议函数封装为简单的接口，主要包括执行命令接口、上传文件接口及下载文件接口。

SSH接口模块分为几个部分：

3.1.1SSH初始化接口

首先导入paramiko模块

import paramiko

然后定义SSH封装类及其初始化函数：

3.2SIPp控制模块

SIPD工具本身运行于Linux服务器上，需要调用ssh接口，远程执行Sipp的运行脚本，从而控制SIPp向被测试设备发起SIpp消息，模拟加载负荷。Sipp控制模块有如下几个部分：

3.2.1启动SIPp脚本

需要预先在运行SIPp工具的linux服务器上，安装好SIPp程序，编排好sip消息收发流程脚本文件（xml格式）和用户号码本脚本文件（CSV格式），然后以linux shell命令的方式启动SIPp：

SIPp_cmd="/TestTools/Sipp 10.5.1.20：5060-sf/TestTools/

以上代码定义了一个字符串变量SIPp cmd，其内容是一个Sipp启动命令，该命令执行reg.xml中定义的消息收发序列，并以Reg_user.csv中定义的用户号码进行迭代，以特定的速率（-r100参数指定，即每秒发送100次消息），反复执行-m参数指定的次数（200000次），并且以后台方式执行（-bg参数）。endprint

接着调用ssh接口模块的执行命令函数执行该命令：

Ssh_module.ssh_exee_cm（SIPp_cmd）

这样，SIPp控制模块即通过ssh接口，在SiPp工具节点上启动一个测试流程。

3.2.2在测试过程中动态调整SIpp发送消息的速率

压力测试过程中，要求周期性地变化压力程度，即SIPp发送消息的速率需要变化。在启动脚本中，我们通过-r参数指定了初始的消息发送速率，后续SIPp会按此速率持续运行。在人工测试时，我们可以在SIPp的运行界面上，键入“+”、“-”、“*”、“/”动态地调整消息发送速率。但在自动化测试过程中，没有人工干预，并且SIPp运行于后台模式（即Sipp静默运行，无人机交互界面，也没有打印输出）。因此需要另想途径调整SIPp的速率。通过研究SIPp的相关文档，发现SIPp实例在运行时，预留有UDP协议的管理端口，该端口从8888开始，每增加一个实例，该端口也顺次加1，即第一个运行的SIPp实例的管理端口是8888，第二个实例的管理端口是8889，依次类推。可以通过向该端口发送udp消息的方式，来控制SUp实例的运行。例如要调整第一个SIPp实例的消息发送速率为每秒1000次，相应的Linux shell命令如下：

通过ssh接口模块向Sipp节点发送命令的python代码如下：

3.2.3停止SIPp脚本

压力测试结束后，需要自动停止SIPD节点的消息发送，此处有两种方式：优雅方式和强制方式。前者通过给SIPp发送结束命令，让SIPp缓慢地结束整个测试流程，即：不再发送新的消息，然后等待已经发出的消息全部收到响应后，将整个流程关闭；而强制方式则不管已发送的消息是否已经得到响应，直接将Sipp实例强行停止（通过linux的pkill命令）。

对于优雅模式，我们仍然使用SIPp的管理端口，相应的py-thon代码为：

3.3数据采集及分析模块

在测试过程中，以及在测试结束后，都需要采集被测试设备运行数据，以便判断设备是否运行穩定以及是否发生故障。本系统通过TCP Server/Client模型，登录被测试设备的网管接口，执行相应的采集数据命令，得到设备运行状态数据。所有接口封装为一个类，主要接口有初始化接口，登录接口、执行网管命令接口等。

初始化接口的python代码如下：

4结束语

软件测试是软件开发的一个有机组成部分，是软件质量保证的关键环节，代表了需求、设计和编码的最终检查。本文利用SIPp工具能增加系统负荷的特性以及Pvthon脚本语言的便捷性和高可扩展性，设计了基于Python和SIPp的自动化压力测试系统，将人工测试步骤编排为自动化测试，克服了现有测试系统的不足，极大地提高了测试效率，节约了测试成本。同时，本文提供了核心部分的代码，以期为相关人员提供参考。endprint