基于Python和SIPp的自動(dòng)化壓力測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

信斌　王桂花

摘要：首先，分析了現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)的不足，之后，介紹了軟件組成和運(yùn)行環(huán)境說(shuō)明，最后，設(shè)計(jì)了基于Python和SIPp的自動(dòng)化壓力測(cè)試系統(tǒng)，并給出了相關(guān)代碼。新的測(cè)試系統(tǒng)克服了現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)的不足，極大地提高了測(cè)試效率，節(jié)約了測(cè)試成本。

關(guān)鍵詞：壓力測(cè)試系統(tǒng)；自動(dòng)化；Python；SIPp

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）22-0205-03

隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)備的組成越來(lái)越復(fù)雜，測(cè)試工作量越來(lái)越大，測(cè)試要求的時(shí)間越來(lái)越短，測(cè)試系統(tǒng)面臨著很大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)中，基于SIP協(xié)議的通訊系統(tǒng)的壓力測(cè)試，多采用開源工具SIPp，由測(cè)試人員手工調(diào)用SIPp執(zhí)行腳本，給系統(tǒng)加壓，然后采集系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)，如CPU占用率、內(nèi)存使用率等，以測(cè)試系統(tǒng)在不同壓力下的穩(wěn)定性。Sipp工具模擬終端設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，向被測(cè)試設(shè)備發(fā)送大量SIP消息，可以增加系統(tǒng)負(fù)荷。但由于壓力測(cè)試的測(cè)試模型眾多，測(cè)試周期較長(zhǎng)（通常持續(xù)若干天），測(cè)試成本居高不下。

Python是一種開源的通用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，致力于縮短開發(fā)時(shí)間，使用簡(jiǎn)潔、易讀又便于維護(hù)的語(yǔ)法，擁有豐富的擴(kuò)展模塊，具有很大的便捷性和高可擴(kuò)展性?；赑ython和SIPp的自動(dòng)化壓力測(cè)試系統(tǒng)，將人工測(cè)試步驟編排為自動(dòng)化測(cè)試，能極大地提高測(cè)試效率，節(jié)約測(cè)試成本。

1系統(tǒng)組成

1.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化壓力測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試管理子系統(tǒng)、SIPp測(cè)試節(jié)點(diǎn)和被測(cè)試設(shè)備組成，系統(tǒng)硬件連接如圖1所示。根據(jù)測(cè)試規(guī)模和被測(cè)試設(shè)備的能力，可以擴(kuò)展多個(gè)SIPp測(cè)試節(jié)點(diǎn)，由測(cè)試管理系統(tǒng)集中管理和分配任務(wù)。所有設(shè)備通過(guò)交換機(jī)和路由器組成的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。測(cè)試管理系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)接口，一方面管理SIPp節(jié)點(diǎn)，啟動(dòng)及停止其模擬負(fù)荷，并在測(cè)試過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整其負(fù)荷大小，另一方面監(jiān)控被測(cè)試設(shè)備，判斷其在高壓力情況下的運(yùn)行指標(biāo)及狀態(tài)。

1.2系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由配置管理模塊、SSH協(xié)議接口模塊、SIPp控制模塊、設(shè)備參數(shù)采集模塊、測(cè)試報(bào)告生成模塊組成，具體結(jié)構(gòu)見圖2所示。

配置管理模塊負(fù)責(zé)讀取測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)預(yù)設(shè)參數(shù)（如被測(cè)試設(shè)備的IP地址、端口、登錄口令，SIPp節(jié)點(diǎn)的Linux服務(wù)器用戶名、口令、測(cè)試消息腳本等）。

因SIPp工具運(yùn)行于Linux系統(tǒng)上，需要通過(guò)SSH協(xié)議登錄到Hnux服務(wù)器，以便控制SIPp的啟動(dòng)、停止等動(dòng)作，工具需要支持SSH接口。將SSH的連接、登錄、執(zhí)行命令、獲取命令結(jié)果等操作封裝為一個(gè)SSH模塊，方便工具其他模塊使用。SIPp控制模塊負(fù)責(zé)在部署SIPD工具的Linux服務(wù)器上，啟動(dòng)測(cè)試腳本、調(diào)整壓力強(qiáng)度及結(jié)束模擬負(fù)荷的發(fā)送。數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)TCP接口登錄到被測(cè)試設(shè)備上，采集各種強(qiáng)度負(fù)荷下的設(shè)備系統(tǒng)指標(biāo)，判斷系統(tǒng)的狀態(tài)是否良好。測(cè)試結(jié)束后，所有測(cè)試數(shù)據(jù)由報(bào)告生成模塊加工生成測(cè)試報(bào)告。

2運(yùn)行環(huán)境說(shuō)明

2.1Python擴(kuò)展模塊paramiko的安裝

paramiko模塊提供了ssh及sttp進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器執(zhí)行命令和上傳下載文件的功能。這是一個(gè)第三方的Python擴(kuò)展包，使用之前需要安裝。在Windows上安裝paramiko包的步驟具體見表1所示。

2.2SIPp工具的安裝與測(cè)試腳本編寫

SIPp是一款用于測(cè)試SIP協(xié)議性能的開源工具軟件，運(yùn)行于Linux平臺(tái)，通過(guò)預(yù)先編排的測(cè)試場(chǎng)景腳本來(lái)控制SIP消息的收發(fā)，它可以模擬用戶終端以及通訊服務(wù)器設(shè)備，完成和被測(cè)試設(shè)備的SIP協(xié)議流程的交互。使用不同的腳本配置，它可以充當(dāng)SIP協(xié)議中的UAC角色和UAS角色，并發(fā)或者串行地發(fā)起多個(gè)SIP會(huì)話，并能實(shí)時(shí)輸出測(cè)試運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（呼叫速率、信令來(lái)回的延遲，以及消息收發(fā)數(shù)目統(tǒng)計(jì)）。由于其性能強(qiáng)大和開源免費(fèi)的特點(diǎn)，Sipp已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備（如IP多媒體子系統(tǒng)中的CSCF、AS等設(shè)備）的壓力測(cè)試，具體步驟如圖3所示。

其中UAC和UAS都由SIPp來(lái)?yè)?dān)任。SIPp的安裝比較簡(jiǎn)便，從開源網(wǎng)站上下載代碼，拷貝到Linux服務(wù)器上，完成編譯即可。但在測(cè)試前，需要完成測(cè)試場(chǎng)景腳本文件（XML格式）和用戶號(hào)碼腳本文件（CSV格式）的設(shè)計(jì)與編寫，并將消息收發(fā)流程調(diào)試通過(guò)。

3系統(tǒng)模塊功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1SSH接口模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

對(duì)第三方模塊paramiko的接口進(jìn)行二次封裝，將繁瑣的協(xié)議函數(shù)封裝為簡(jiǎn)單的接口，主要包括執(zhí)行命令接口、上傳文件接口及下載文件接口。

SSH接口模塊分為幾個(gè)部分：

3.1.1SSH初始化接口

首先導(dǎo)入paramiko模塊

import paramiko

然后定義SSH封裝類及其初始化函數(shù)：

3.2SIPp控制模塊

SIPD工具本身運(yùn)行于Linux服務(wù)器上，需要調(diào)用ssh接口，遠(yuǎn)程執(zhí)行Sipp的運(yùn)行腳本，從而控制SIPp向被測(cè)試設(shè)備發(fā)起SIpp消息，模擬加載負(fù)荷。Sipp控制模塊有如下幾個(gè)部分：

3.2.1啟動(dòng)SIPp腳本

需要預(yù)先在運(yùn)行SIPp工具的linux服務(wù)器上，安裝好SIPp程序，編排好sip消息收發(fā)流程腳本文件（xml格式）和用戶號(hào)碼本腳本文件（CSV格式），然后以linux shell命令的方式啟動(dòng)SIPp：

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

以上代碼定義了一個(gè)字符串變量SIPp cmd，其內(nèi)容是一個(gè)Sipp啟動(dòng)命令，該命令執(zhí)行reg.xml中定義的消息收發(fā)序列，并以Reg_user.csv中定義的用戶號(hào)碼進(jìn)行迭代，以特定的速率（-r100參數(shù)指定，即每秒發(fā)送100次消息），反復(fù)執(zhí)行-m參數(shù)指定的次數(shù)（200000次），并且以后臺(tái)方式執(zhí)行（-bg參數(shù)）。endprint

接著調(diào)用ssh接口模塊的執(zhí)行命令函數(shù)執(zhí)行該命令：

Ssh_module.ssh_exee_cm（SIPp_cmd）

這樣，SIPp控制模塊即通過(guò)ssh接口，在SiPp工具節(jié)點(diǎn)上啟動(dòng)一個(gè)測(cè)試流程。

3.2.2在測(cè)試過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整SIpp發(fā)送消息的速率

壓力測(cè)試過(guò)程中，要求周期性地變化壓力程度，即SIPp發(fā)送消息的速率需要變化。在啟動(dòng)腳本中，我們通過(guò)-r參數(shù)指定了初始的消息發(fā)送速率，后續(xù)SIPp會(huì)按此速率持續(xù)運(yùn)行。在人工測(cè)試時(shí)，我們可以在SIPp的運(yùn)行界面上，鍵入“+”、“-”、“*”、“/”動(dòng)態(tài)地調(diào)整消息發(fā)送速率。但在自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程中，沒有人工干預(yù)，并且SIPp運(yùn)行于后臺(tái)模式（即Sipp靜默運(yùn)行，無(wú)人機(jī)交互界面，也沒有打印輸出）。因此需要另想途徑調(diào)整SIPp的速率。通過(guò)研究SIPp的相關(guān)文檔，發(fā)現(xiàn)SIPp實(shí)例在運(yùn)行時(shí)，預(yù)留有UDP協(xié)議的管理端口，該端口從8888開始，每增加一個(gè)實(shí)例，該端口也順次加1，即第一個(gè)運(yùn)行的SIPp實(shí)例的管理端口是8888，第二個(gè)實(shí)例的管理端口是8889，依次類推。可以通過(guò)向該端口發(fā)送udp消息的方式，來(lái)控制SUp實(shí)例的運(yùn)行。例如要調(diào)整第一個(gè)SIPp實(shí)例的消息發(fā)送速率為每秒1000次，相應(yīng)的Linux shell命令如下：

通過(guò)ssh接口模塊向Sipp節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令的python代碼如下：

3.2.3停止SIPp腳本

壓力測(cè)試結(jié)束后，需要自動(dòng)停止SIPD節(jié)點(diǎn)的消息發(fā)送，此處有兩種方式：優(yōu)雅方式和強(qiáng)制方式。前者通過(guò)給SIPp發(fā)送結(jié)束命令，讓SIPp緩慢地結(jié)束整個(gè)測(cè)試流程，即：不再發(fā)送新的消息，然后等待已經(jīng)發(fā)出的消息全部收到響應(yīng)后，將整個(gè)流程關(guān)閉；而強(qiáng)制方式則不管已發(fā)送的消息是否已經(jīng)得到響應(yīng)，直接將Sipp實(shí)例強(qiáng)行停止（通過(guò)linux的pkill命令）。

對(duì)于優(yōu)雅模式，我們?nèi)匀皇褂肧IPp的管理端口，相應(yīng)的py-thon代碼為：

3.3數(shù)據(jù)采集及分析模塊

在測(cè)試過(guò)程中，以及在測(cè)試結(jié)束后，都需要采集被測(cè)試設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便判斷設(shè)備是否運(yùn)行穩(wěn)定以及是否發(fā)生故障。本系統(tǒng)通過(guò)TCP Server/Client模型，登錄被測(cè)試設(shè)備的網(wǎng)管接口，執(zhí)行相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)命令，得到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。所有接口封裝為一個(gè)類，主要接口有初始化接口，登錄接口、執(zhí)行網(wǎng)管命令接口等。

初始化接口的python代碼如下：

4結(jié)束語(yǔ)

軟件測(cè)試是軟件開發(fā)的一個(gè)有機(jī)組成部分，是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，代表了需求、設(shè)計(jì)和編碼的最終檢查。本文利用SIPp工具能增加系統(tǒng)負(fù)荷的特性以及Pvthon腳本語(yǔ)言的便捷性和高可擴(kuò)展性，設(shè)計(jì)了基于Python和SIPp的自動(dòng)化壓力測(cè)試系統(tǒng)，將人工測(cè)試步驟編排為自動(dòng)化測(cè)試，克服了現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)的不足，極大地提高了測(cè)試效率，節(jié)約了測(cè)試成本。同時(shí)，本文提供了核心部分的代碼，以期為相關(guān)人員提供參考。endprint