面向云计算服务设施的高效测试技术

朱岩+朱杰媛+高翔+田小鹰

摘 要

随着人们对云计算服务设施的测试技术不断进行研究，高效云测试技术的重要性越来越凸显。本文首先介绍了云计算国内外的研究现状，接着指出了测试技术的研究方向，进而探讨了具体的研究内容，旨在满足云计算服务设施日益提高的质量需求。

【关键词】云计算 服务设施 测试技术

目前，人们已开始对云计算服务设施的测试技术等问题进行研究，但仍处于初步探索阶段，尚未形成成熟系统的方法。弹性是云计算服务设施的核心内在特性，性能稳定可靠是云计算服务设施的关键外部需求。保障弹性和性能可靠性是云计算服务设施对外提供高质量服务的基础，也是当前软件评测领域的难点。

1 国内外研究现状

云计算是一种基于互联网的新型服务模式，通过网络提供可动态伸缩、按需付费的廉价计算服务。当前云计算技术已在民用商务服务、科研、政务等领域已得到不断应用，在电力信息化等领域也已得到广泛关注。

按照服务模式的不同，云计算可分为多个层次：软件即服务（Software as aService， SaaS）、平台即服务（Platform as a Service， PaaS）和基础设施即服务（Infrastructure as a Service， IaaS）。其中， IaaS 云是基础的云计算服务设施，以虚拟机等形式，提供CPU、内存、存储、网络等基本计算资源，用户可以在这些基础服务设施上构建PaaS云或SaaS云。典型的云计算服务设施包括阿里云、Amazon EC2、Microsoft Azure等；基于OpenStack，也可以搭建类似的开源云计算服务设施解决方案。

在云计算的发展中，云计算服务设施的建设是关键，保证这些基础设施的质量可信是推进云计算技术应用的基础。然而，作为一种新兴软件形态，云计算服务设施的结构和功能特性与传统软件均有显著不同，传统方法难以继续沿用。人们已经开始云计算服务设施质量保障方面的探索，但目前尚未形成成熟的解决方案。亚马逊、谷歌、阿里巴巴的云服务都曾先后出现应软件问题而出现大规模宕机的情况，给云基础服务供应商和构建在其上的上层应用提供方带来至少数千万美元的损失。为保障云服务可靠性，作为保障软件质量的一种重要方法，面向云计算服务设施的测试技术得到了越来越多的关注。

2 研究目标

公司现正开展一个以電力业务为背景的云计算虚拟化项目。项目的总体目标是针对以虚拟机等形式提供服务的云计算服务设施，从其核心特性弹性和性能可靠性出发，研究高效系统的测试方法，以及作为测试支撑的运行时监控技术，构建适应大规模云环境需要的测试平台，解决云计算服务设施在质量保障方面的难题，为其在电力等高可靠性要求领域的深入应用奠定基础。

其中，重点需要解决的问题包括：

云计算服务设施有哪些评价指标，其总体测试过程如何规范地实施？

云计算服务设施的核心特性弹性应如何测试，如何评价系统的弹性化资源分配能力？

如何测试云计算服务设施在出现局部故障的情况下，是否始终能够对外提供性能稳定可靠的服务，从而最小化系统运营带来的经济和社会风险？

如何监控大规模云环境，并基于监控进行必要的异常检测和诊断，从而支撑相对真实的高负载环境下测试方法与技术的实施？

3 研究内容

3.1 基于弹性伸缩模型的云计算服务设施弹性能力测试技术

弹性是云计算服务设施的一个核心特性，为保证其能够经济、高效地满足不同用户不同时刻的不同资源需求，必须对云计算服务设施的弹性能力进行有效测试。在现有工作中，人们已对云计算系统的弹性评估进行了一些研究，但这些工作一方面未能系统地评估复杂资源使用场景下云计算服务设施的弹性表现，另一方面，忽略了弹性的内部实现机理，未能对不同资源扩展和收缩方式下的弹性实现质量进行有效评测。为满足云系统日益提高的质量需求，必须对与云服务设施的弹性能力测试技术进行更深入系统的研究。

3.2 基于故障注入的云计算服务设施性能可靠性测试与评估技术

对于云计算服务设施，不仅需要保证弹性能力，还需要保证系统能够正确可靠地处理节点失效等各种资源异常情况，以始终对外提供稳定的性能表现，满足系统的服务层协议（SLA），以及用户对系统的性能期望。已有的性能测试研究中，人们大多关注性能测试的执行、测试结果的分析等问题，极少考虑性能的稳定性。为支持上述特性的保证，项目将以故障注入为基础，研究系统化的云计算服务设施性能可靠性测试方法，通过审慎的测试，形成对系统性能稳定性的有效评估。

3.3 大规模云环境运行时监控、检测及其智能诊断技术

运行时监控是云计算服务设施弹性能力测试、性能可靠性测试，以及检测系统是否能够实现按需服务、负载均衡等工作的基础。通过监测，才能够准确了解系统当前的资源分配和使用情况，通过运行时控制才能够实现性能故障的注入。

研究基于监控数据的性能异常诊断方法，以帮助识别造成上层云应用性能异常的资源瓶颈，改进资源分配策略，从而提升云应用的性能。

3.4 基于云测试的云计算服务设施的测试平台及其运用验证技术

测试方法研究为云计算服务设施的实际测试提供了技术指引，但还需要工具支撑，以从云服务的客户端开始，构造高负载，驱动云计算服务设施的工作。对于所提出的各种方法，也还需结合工具进行运用验证，明确其效果，以作为后续测试工作的参考。

4 结语

为解决上述问题，本项目将结合系统实现机理，对云计算服务设施的高效测试技术进行研究，形成关于系统弹性能力测试、性能可靠性测试、大规模运行时监控、高负载压力生成的成熟解决方案，以满足云计算服务设施日益提高的质量需求。

参考文献

[1]李乔，柯栋梁，王小林.云测试研究现状综述[J].计算机应用研究，2012（12）：4401-4406.

[2]雷万保.云计算环境下的软件测试研究[J].信息化研究，2013（01）：1-3.

作者简介

朱岩（1981-），男，江苏省南京市人。东南大学计算机专业，大学本科学历。工程师，主要从事软件研发与测试工作。

作者单位

南京国电南自电网自动化有限公司（研发中心）江苏省南京市 211106endprint