微服务场景下的自动化测试
本帖最后由 测试积点老人 于 2019-1-2 13:35 编辑新的挑战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。
相对于单块来说，微服务架构具有以下特点：
[*]每个微服务在物理上分属不同进程
[*]服务间往往通过RESTful来集成
[*]多语言，多数据库，多运行时
[*]网络的不可靠特性
[*]不同的团队和交付周期
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：
[*]服务间依赖关系复杂
[*]需要为每个不同语言，不同数据库的服务搭建各自的环境
[*]端到端测试时，环境准备复杂
[*]网络的不可靠会导致测试套件的不稳定
[*]团队之间的沟通成本
测试的分层相比于常见的三层测试金字塔，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）。
[*]单元测试
[*]集成测试
[*]组件测试
[*]契约测试
[*]端到端测试
和测试金字塔的基本原则相同：
[*]越往上，越接近业务/最终用户；越往下，越接近开发
[*]越往上，测试用例越少
[*]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）
单元测试单元测试，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。
对于业务规则：
[*]商用软件需要License才可以使用，License有时间限制
[*]需要License的软件在到期之前，系统需要发出告警
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mockito/PowerMock。
集成测试系统内模块（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
[*]数据库访问模块与数据库的集成
[*]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
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WireMock来启动外部依赖的RESTful系统。
通常会用来做模拟外部依赖工具包括：
[*]WireMock
[*]mountebank
其中，mountbank还支持Socket级别的Mock，可以在非HTTP协议的场景中使用。
组件测试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：
[*]内存数据库
[*]Stub外部服务（WireMock）
[*]RestAssured
比如使用h2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。
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：
组件测试会涉及到的组件包括：
[*]URL路由
[*]序列化与反序列化
[*]应用对领域层的访问
[*]领域层对数据的访问
[*]数据库访问层
前后端分离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。一个前端应用至少包括了这样一些组件：
[*]前端路由
[*]模板
[*]前端的MVVM
[*]拦截器
[*]事件的响应
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。
契约测试在微服务场景中，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。
Pact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。
[*]pact/pact-jvm
[*]pact-broker
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。一个典型的契约的片段是这样的（使用pact）：
端到端测试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。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。
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：
[*]安装和配置相关依赖
[*]自动将测试数据Feed到数据库
[*]自动部署
[*]服务的自动重启
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：
[*]Docker
[*]Rancher
一个典型的流程是：
[*]搭建持续发布流水线
[*]应用代码的每一次提交都可以构建出docker镜像
[*]将docker镜像发布在内部的docker-hub上
[*]触发部署任务，通过rancher的upgrade命令将新的镜像发布
[*]执行端到端测试套件
端到端测试还可以细分为两个不同的场景：
[*]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
[*]有用户交互的场景
UI测试最顶层的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（Specification By Example）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Capybara等工具来模拟用户的操作。
[*]BDD工具：Cucumber
[*]Web应用验收测试工具：Capybara
[*]Page Object的DSL工具：Site_prism
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