【软件测试】学习笔记-测试基础架构

这篇文章探讨什么是测试基础架构。

什么是测试基础架构？

测试基础架构指的是，执行测试的过程中用到的所有基础硬件设施以及相关的软件设施。因此，我们也把测试基础架构称之为广义的测试执行环境。通常来讲，测试基础架构主要包括以下内容：

执行测试的机器；
测试用例代码仓库；
发起测试执行的Jenkins Job；
统一的测试执行平台；
测试用例执行过程中依赖的测试服务，比如提供测试数据的统一测试数据平台、提供测试全局配置的配置服务、生成测试报告的服务等；
…

由于测试基础架构的核心是围绕测试执行展开的，所以我们今天就先来重点讨论一下“执行测试的机器”部分。

这部分内容的展开，从早期最简单的方法谈起，然后探讨这个方法在实际执行中的弊端，并由此引出我们今天讨论的主角：Selenium Grid。

先试想一下：你要在一个典型测试场景中，基于某种浏览器去执行Web应用的GUI测试。这时，你首先要做的就是找到相应的机器，并确保上面已经安装了所需的浏览器。如果这台机器上，还没有安装所需浏览器的话，你需要先安装这个浏览器。一切准备就绪后，你就可以使用这台机器执行测试了。

如果你要执行的测试只需要覆盖一种浏览器的话，那就很简单了，你只要事先准备好一批专门的机器或者虚拟机，然后安装好所需的浏览器就可以了。同时，如果测试用例的数量也不是很多的话，你需要的这批机器或者虚拟机的数量也不会很多。执行测试时，你只要将需要使用的那台机器的地址提供给测试用例就可以了。

其实，这种模式就是典型的“小作坊”模式。“小作坊”模式的特点就是，人工维护一批数量不多（通常在30台以内）的执行测试的机器，然后按需使用。

对于小团队来讲，“小作坊”模式的问题并不大。但是，随着测试覆盖率要求的提升，以及测试用例数量的增加，这种“小作坊”模式的弊端就逐渐显现，并被不断放大了。其中，最主要问题体现在以下四个方面：

当Web应用需要进行不同浏览器的兼容性测试时，首先你需要准备很多台机器或者虚拟机，并安装所需的不同浏览器；然后，你要为这些机器建立一个列表，用于记录各台机器安装了什么浏览器；最后，你在执行测试时，需要先查看机器列表以选择合适的测试执行机。
当Web应用需要进行同一浏览器的不同版本的兼容性测试时，你同样需要准备很多安装有同一浏览器的不同版本的测试执行机，并为这些机器建立列表，记录各台机器安装的浏览器版本号，然后执行测试时先查看列表以选择合适的测试执行机。
测试执行机的机器名或者IP发生变化，以及需要新增或者减少测试机时，都需要人工维护这些机器列表。很显然，这种维护方式效率低下，且容易出错。
在GUI自动化测试用例的数量比较多的情况下，你不希望只用一台测试执行机以串行的方式执行测试用例，而是希望可以用上所有可用的测试执行机，以并发的方式执行测试用例，以加快测试速度。为了达到这个目的，你还是需要人工管理这些测试用例和测试执行机的对应关系。

这四种情况的问题，可以归结为：测试执行机与测试用例的关系是不透明的，即每个测试用例都需要人为设置测试执行机。

为了改善这种局面，Selenium Grid就应运而生了。

一方面，使用Selenium Grid可以让测试机器的选择变得“透明”。也就是说，我们只要在执行测试用例时指定需要的浏览器版本即可，而无需关心如何找到合适的测试执行机。因为，这寻找符合要求的测试执行机的工作，Selenium Grid可以帮你完成。
另一方面，Selenium Grid的架构特点，天生就能很好地支持测试用例的并发执行。

接下来，我就和你详细聊聊到底什么是Selenium Grid，Selenium Grid的架构是什么样的。

图1 Selenium Grid的架构

从本质上讲，Selenium Grid是一种可以并发执行GUI测试用例的测试执行机的集群环境，采用的是HUB和Node模式。这个概念有些晦涩难懂，我来举个例子吧。

假如，现在有个律师事务所要接受外来业务，那么就会有一个老大专门负责对外接受任务。收到任务后，这个老大会根据任务的具体要求找到合适的手下，然后将该任务分发给手下去执行。

那么，这个老大是怎么知道哪个手下最适合处理这个任务呢？其实，这个老大手下的每个人都会事先报备自己具备的技能，这样老大在分发任务的时候，就可以做到“有的放矢”了。

现在，我们再回到Selenium Grid。Selenium Grid由两部分构成，一部分是Selenium Hub，另一部分是Selenium Node。

将这个律师事务所的例子，与Selenium Grid做个类比，它们的对应关系是：

这个对外的老大对应的是Selenium Hub；
具体执行任务的手下，对应的是Selenium Node；
老大接到任务后分配给手下执行的过程，就是Selenium Hub将测试分配到Selenium Node执行的过程；
老大的手下向他报备自己技能的过程，就是Selenium Node向Selenium Hub注册的过程。

也就是说，Selenium Hub用来管理各个Selenium Node的注册信息和状态信息，并且接收远程客户端代码的测试调用请求，并把请求命令转发给符合要求的Selenium Node执行。

现在，我们已经搞明白了什么是Selenium Grid，以及Selenium Grid的工作模式。Selenium Grid的功能是不是很酷炫呢？那么，Selenium Grid的搭建是不是很难？接下来，我们就看看如何搭建自己的Selenium Grid吧。

在这里，我会依次给你介绍传统的Selenium Grid和基于Docker的Selenium Grid的搭建方法。通过这部分内容我要达到的目的是，可以帮你搭建起属于自己的Selenium Grid。

传统Selenium Grid的搭建方法

我将通过一个实例，和你分享如何搭建一个传统的Selenium Grid。

现在，我们的需求是，搭建一个具有1个Node的Selenium Grid。那么通常来讲我们需要2台机器，其中一台作为Hub，另外一台作为Node，并要求这两台机器已经具备了Java执行环境。

通过官网下载selenium-server-standalone-.jar文件。这里需要注意的是，不管是Hub还是Node，都使用同一个JAR包启动，只是启动参数不同而已。
将下载的selenium-server-standalone-.jar文件分别复制到两台机器上。

选定其中一台机器作为Selenium Hub，并在这台机器的命令行中执行以下命令：

java -jar selenium-server-standalone-.jar -role hub

在这条命令中，“-role hub”的作用是将该机器启动为Selenium Hub。启动完成后，这台机器默认对外提供服务的端口是4444。

然后，你就可以在这台机器上通过http://localhost:4444/grid/console观察Selenium Hub的状态，也可以在其他机器上通过http://:4444/grid/console观察Selenium Hub的状态。其中，是这台Selenium Hub机器的IP地址。由于此时还没有Node注册到该Hub上，所以你看不到任何的Node信息。

启动过程和状态信息，分别如图2、3所示。

图2 Selenium Hub启动过程

图3 没有挂载任何Node的Selenium Hub

在另一台作为Selenium Node的机器上执行以下命令：

java -jar selenium-server-standalone-.jar -role node -hub http:// :4444/grid/register

这条命令中，“-role node”的作用是，将该机器启动为Selenium Node，并且通过“-hub”指定了Selenium Hub的节点注册URL。

执行成功后，你可以再次打开http://:4444/grid/console观察Selenium Hub的状态。此时，你可以看到已经有一个Node挂载到了Hub上。这个Node，就是用来实际执行测试的机器了。并且，这个Node上已经缺省提供了5个Firefox浏览器的实例、5个Chrome浏览器的实例和1个IE浏览器的实例，同时默认允许的并发测试用例数是5个。

如果你想自己配置这些内容，可以在启动Node的时候提供不同的启动参数。具体可以指定哪些参数，你可以参考Selenium Grid的官方文档。

如图4所示为Node的启动过程，如图5所示为在Hub端注册Node的过程，如图6所示为挂载完Node后Selenium Hub的状态。

图4 Node的启动过程

图5 Hub端Node注册的过程

图6 挂载完Node后的Selenium Hub状态

完成上述操作后，在测试用例中通过以下代码将测试指向Selenium Hub，然后由Selenium Hub完成实际测试执行机的分配与调度工作。其中，最关键的部分是，创建RemoteWebDriver实例的第一个参数，这个参数不再是一个具体的测试执行机的IP地址或者名字了，而是Selenium Hub的地址。

DesiredCapabilities capability = DesiredCapabilities.firefox(); WebDriver driver = new RemoteWebDriver(new URL(“http://:4444/wd/hub”), capability);

至此，我们就已经完成了Selenium Grid的搭建工作。正如上面的五个步骤所示，这个搭建过程非常简单。接下来，你就自己动手尝试一下吧。

基于Docker的Selenium Grid的搭建方法

目前，Docker技术的广泛普及，再加上它的轻量级、灵活性等诸多优点，使得很多软件都出现了Docker版本。当然，Selenium Grid也不例外。所以，我也会在这里和你简单介绍一下基于Docker的Selenium Grid搭建过程。

在这个搭建过程中，你将会发现基于Docker运行Selenium Grid的话，机器的利用率会得到大幅提高。因为，一台实体机或者虚拟机，往往可以运行非常多的Docker实例数量，而且Docker实例的启动速度也很快。因此，相对于虚拟机或者实体机方案而言，Docker方案可以更高效地创建Node。

接下来，我们就一起看看如何基于Docker来搭建Selenium Grid吧。

在基于Docker搭建Selenium Grid之前，你需要先安装Docker环境。具体安装方法，你可以参考Docker的官方文档。

接下来，你就可以通过以下命令分别启动Selenium Hub和Selenium Node了。

#创建了Docker的网络grid
$ docker network create grid


#以Docker容器的方式启动Selenium Hub，并且对外暴露了4444端口
$ docker run -d -p 4444:4444 --net grid --name selenium-hub selenium/hub:3.14.0-europium


#以Docker容器的方式启动并挂载了Chrome的Selenium Node
$ docker run -d --net grid -e HUB_HOST=selenium-hub -v /dev/shm:/dev/shm selenium/node-chrome:3.14.0-europium


#以Docker容器的方式启动并挂载了Firefox的Selenium Node
$ docker run -d --net grid -e HUB_HOST=selenium-hub -v /dev/shm:/dev/shm selenium/node-firefox:3.14.0-europium

相比基于实体机或者虚拟机搭建Selenium Grid的方法，基于Docker的方式灵活性更大、启动效率也更高、可维护性也更好。而且，在更高级的应用中，比如当我们需要根据测试用例的排队情况，动态增加Selenium Grid中的Node数量的时候，Docker都将是最好的选择。关于这部分内容具体的细节，我会在后面两篇文章中详细展开。

总结

本篇文章从测试基础架构的概念讲起，探讨传统Selenium Grid 和基于Docker的Selenium Grid的搭建方法。

首先，测试基础架构指的是，执行测试的过程中用到的所有基础硬件设施以及相关的软件设施，包括了执行测试的机器、测试用例代码仓库、统一的测试执行平台等。而，今天我针对测试执行的机器这个主题展开了分享。

在最早起的测试执行场景中，采用的方法是由人工维护一批数量不多（通常在30台以内）的执行测试的机器，然后按需使用，完成整个测试过程，这也是典型的“小作坊”模式。随着测试需求日益复杂，“小作坊”模式的缺点也暴露无疑，其中最主要的问题在于：测试执行机和测试用例的对应关系不“透明”，以及由此带来的测试用例并发执行难以实施的问题。

于是，为了解决这个问题，就出现了Selenium Grid。简单地说，Selenium Grid就是一种可以并发执行GUI测试用例的测试执行机的集群环境。由于它采用的是Hub和Node的架构模式，所以很容易就解决了“小作坊”模式的测试用例与测试执行机间的不“透明”关系，以及测试用例并发执行的问题。

而Selenium Grid的搭建也是非常简单。其中，传统Selenium Grid搭建时只要在理解了Selenium Grid架构之后，通过Java命令分别启动Hub和Node即可；而基于Docker的Selenium Grid在搭建时，就更简单了，直接通过Docker命令运行已经封装好的Image就可以了。

这么来看，Selenium Grid功能强大，搭建方法更是简单，也因此已经广泛应用于测试执行环境的搭建中。