随着软件系统规模的不断扩大和复杂性的增加，微服务架构应运而生，成为现代软件开发的重要趋势。微服务通过将单一的复杂应用拆分为一系列小型、独立的服务，每个服务都可以独立部署、运行和维护，从而提升了系统的可伸缩性、灵活性和可维护性。然而，微服务架构也带来了新的挑战，尤其是在测试方面。本文将深入探讨微服务测试的产生背景、服务端测试的价值、后端服务的元素及其测试策略，以及测试流程中的关键环节。
一、微服务测试的产生背景
什么是微服务
微服务是一种软件架构风格，它将大型复杂的应用程序拆分成一系列小型、独立的服务。每个微服务拥有自己的数据库、业务逻辑和接口，通过轻量级的通信机制相互协作，共同实现整个应用程序的功能。相比传统的单体架构，微服务架构在以下几个方面具有显著优势：
- 可伸缩性：每个服务可以根据需求独立扩展，避免了整个系统的瓶颈。
- 灵活性：不同的服务可以使用最适合的技术栈，提升开发效率。
- 可维护性：小型服务更易于理解和维护，减少了复杂度。
- 可测试性：独立的服务使得测试更为简便，能够更快地定位和修复问题。
微服务架构下的测试挑战
然而，微服务架构的分布式特性也使得测试工作变得更加复杂。传统的单体架构测试方法难以应对服务之间的松散耦合和独立部署带来的问题。因此，专门针对微服务架构的测试方法应运而生，以确保系统的稳定性和可靠性。
二、服务端测试价值
服务端测试在微服务架构中扮演着至关重要的角色，其主要价值体现在以下几个方面：
- 践行测试左移：能够在开发早期介入测试，尽早发现并解决问题，降低修复成本。
- 细化测试维度：通过更细粒度的测试，能够覆盖更多的场景，发现潜在的问题。
- 提升测试效率：借助自动化测试和编程能力，快速生成测试数据，减少测试执行时间。
- 深入理解底层服务：服务端测试人员对底层实现有更深入的理解，能够快速准确地定位问题。
三、后端服务有哪些元素及测试策略
在微服务架构中，后端服务通常由多个关键元素组成，每个元素都有其独特的测试策略：
1、对外接口
场景模拟方式：通过接口进行场景模拟，校验接口的期望值。
测试要点：
- input验证：包括必填项校验、数据类型、数据长度、身份认证等。
- handel逻辑：验证约束条件、操作对象、数据数量、枚举值、数据交集并集、缓存机制等。
- output校验：确保输出符合接口文档的要求，注重安全性和隐私性。
2、三方或内部服务交互
场景模拟方式：模拟三方服务的处理，通过接口校验期望值。
测试要点：
- 异常处理：模拟三方服务的超时、连接失败、异常状态码、空结果等情况。
- 协议校验：确保请求三方服务时使用的协议正确无误。
3、数据读写
场景模拟方式：通过接口和数据库进行场景模拟，校验期望值。
测试要点：
- 正常功能：验证数据的读写是否与预期一致。
- 服务器资源利用率：通过性能测试评估CPU、内存等资源的使用情况,如果使用率过高会导致服务的内存溢出甚至是宕机。
- 数据一致性：确保数据在读写分离的场景下保持一致性。
- 处理效率：理解磁盘与内存的读写差异，选择高效的数据读写方式，并通过性能测试提供参考指标。
4、业务逻辑处理
场景模拟方式：通过接口进行场景模拟，校验期望值。
测试要点：
业务处理时我们需要明确我们的测试对象，源程序、数据、文档，基于此再展开颗粒度更小的测试点，测试点核心是围绕接口的input、handle、output层来考虑，测试点不仅需要考虑源程序的代码实现，还要基于产品功能场景和业界内的规则校验整体程序的正确性。
5、保障服务端稳定性、高可用
稳定性场景模拟方式 – 接口性能测试
- 服务稳定性：系统长期稳定运行能力,需要时间累积才能度量。 潜在的问题:某些系统问题,只有在一天、一星期甚至更长的时间才会暴露的问题。
- 稳定性测试策略：长时间的性能测试，观察cpu使用率、内存使用率是否有递增，事务失败率是否异常，tps是否有波动。
高可用场景模拟方式 – 接口功能测试、接口性能测试
- 服务高可用：服务器高可用性指的是服务器系统保持正常工作的能力和稳定性，即无论在何种条件下，服务器都能够始终保持正常运行，并且不会中断或崩溃。
- 高可用测试策略：服务需要保证所有异常场景都被处理，所以测试用例的测试颗粒度需要尽可能的细，比方说所有入参校验、服务交互异常、压力测试观察服务状态、服务升级回滚机制等场景。
6、保障服务端的安全性
相对于其他系统服务，微服务同样也需要保障一定的安全性，而服务最容易被攻击的对象还是接口，只要解析接口参数就能进行数据篡改，或者通过接口请求进行ddos攻击，在接口层通常需要增加几层防火墙。
第一层：增加接口路径、ip、port的获取难度，比方说网关进行路径映射，又或者说socket的连接对象需通过http接口认证通过后才可取得。
测试策略：
校验映射关系是否正确
- 如果有认证接口，需校验不同的操作对象、身份正确性、时效性
第二层：增加网关防护，可以进行ip白名单管理，亦或是增加限流策略。
测试策略：
- 设计文档需描述详细的配置信息，校验防护机制的功能是否与预期一致
第三层：实现的长连接协议通常会增加登录认证步骤，建立长连接成功后，必须进行身份认证，否则拒绝请求或服务端主动断开该连接对象。
第四层：消息传递时进行数据层的加密，选型的加密方式通常有对称加密AES或者非对称加密。
测试策略：
- 请求协议在不加密的情况下是否能请求成功
- 返回协议是否有加密处理
- 加密的方式是否严谨，容不容易被他人解开
- 加密后的数据服务端侧是否能够正常解析
- 加密后的消息体是否具备时效性
7、日志和监控
测试要点：
- 日志采集：确保日志能够准确记录埋点数据和服务运行日志，便于问题定位。
- 环境监控：实时监控服务的性能指标和实例状态，及时发现并解决潜在问题。
8、服务端启动配置项
测试要点：
- 配置变更测试：验证服务在运行时修改配置（支持热更新）后的表现是否符合预期。
- 配置一致性：确保不同环境下的配置一致性，避免因配置错误导致的服务异常。
9、实例管理
现在的互联网团队所有服务大部分都会部署在实例管理平台，比方说k8s亦或是自研平台，并实现权限管理、实例扩容、实例下线、实例容灾处理、实例数据监控、集群环境监控、应用阈值告警。相关的测试策略有：服务故障演练、数据升级测试、服务回滚测试。
服务故障演练：
- 应用存在多个实例，其中一个实例异常时，是否会影响其他实例的正常运行。
- 应用是否有自动处理容灾策略（扩容实例，下线异常实例）。
- 实例异常恢复后，业务逻辑是否正常。
服务升级测试（数据升级）：
一般是在提测后，由测试进行数据升级测试，新版本有对应的表结构，测试需要关注升级的数据是否向上兼容，根据上线步骤会不会影响的历史版本数据的处理。
服务回滚测试：
需要模拟服务上线后，校验对应的回滚策略，通常只需要评估回滚策略是否平滑，会不会影响到之前的用户数据。
四、代码覆盖率统计
代码覆盖率是衡量软件测试范围的一个指标，它表示在测试过程中被执行的代码占总代码的百分比。接口自动化测试的代码覆盖率对于理解测试效果和提高软件质量具有重要价值。
代码覆盖率统计的价值：
- 发现潜在缺陷：较高的代码覆盖率意味着更多的代码被测试，因此更容易发现潜在的缺陷和问题。通过提高代码覆盖率，可以降低软件在生产环境中出现问题的风险。
- 提高测试质量：代码覆盖率是衡量测试质量的一个重要指标。通过关注代码覆盖率，可以确保测试用例覆盖到软件的主要功能和场景，从而提高测试的有效性。
- 度量测试进度：代码覆盖率可以用作衡量测试进度的一个指标。随着测试用例的增加和代码覆盖率的提高，可以直观地了解测试工作的完成情况，并据此调整测试计划和策略。
- 指导测试工作：代码覆盖率可以帮助团队发现测试中可能遗漏的区域。通过分析覆盖率报告，可以找出未被充分测试的代码，从而编写更全面的测试用例，提高测试效果。
- 增强团队信心：较高的代码覆盖率可以增强团队对软件质量的信心。当团队知道软件的大部分代码都经过了充分的测试时，他们更有信心确保软件在生产环境中的表现。
五、测试左移与右移
测试左移可以落地哪些事项
- 需求分析和评审：在项目开始阶段，通过与项目干系人进行沟通，对需求进行详细的分析和评审，确保需求明确、可行且完整。需求评审可以帮助提前发现潜在的问题，降低后续阶段的风险。
- 测试计划和策略制定：在项目开始阶段制定详细的测试计划和策略，明确测试目标、范围、资源、时间表等。测试计划和策略的制定有助于确保测试工作在整个开发过程中的顺利进行。
- 自动化测试：尽早引入自动化测试，包括单元测试、集成测试和端到端测试等。自动化测试可以加快测试周期，提高测试效率，确保在开发过程中持续进行测试。
- 持续集成和持续交付：通过持续集成（Continuous Integration, CI）和持续交付（Continuous Delivery, CD）实现代码的快速集成和部署。CI/CD 可以帮助开发团队在短时间内发现和修复集成或部署过程中的问题。
- 跨职能团队合作：鼓励跨职能团队之间的紧密合作，例如开发、测试和运维之间的沟通与协作。通过跨职能团队的合作，可以更好地理解项目需求、风险和挑战，从而提高项目的成功率。
- 敏捷开发方法：采用敏捷开发方法，如 Scrum、Kanban 等，以迭代、增量的方式进行软件开发。敏捷开发方法有助于实现测试左移，因为它们强调在开发过程中持续进行测试和验证。
- 培训和知识共享：定期组织培训和知识共享活动，提高团队成员在测试方法、工具和最佳实践方面的知识和技能。这将有助于团队更好地实施测试左移策略。
测试右移可以落地哪些事项
- 灰度发布：灰度发布是指将新版本的软件部署到生产环境的一部分服务器上，让部分用户尝试新功能，从而收集反馈并评估风险。灰度发布可以帮助团队发现可能在测试环境中无法发现的问题，降低全面发布的风险。
- 监控和日志分析：在生产环境中部署实时监控和日志分析工具，以收集关于软件性能、可用性和稳定性的数据。通过对这些数据的分析，可以发现潜在的问题并采取相应的措施进行优化。
- 自动化回归测试：在生产环境中设置自动化回归测试，确保在发布新功能或修复缺陷后，软件的核心功能仍然能够正常工作。自动化回归测试可以降低发布过程中的风险，提高软件质量。
- A/B 测试：通过 A/B 测试，将用户流量分流到不同的版本或配置，并收集用户行为数据。通过比较 A/B 测试的结果，可以了解哪些功能或改进对用户体验有积极影响，从而指导后续的开发工作。
- 用户反馈：鼓励用户提供关于软件的反馈，例如通过设置用户反馈频道、调查问卷或在线社区。用户反馈可以帮助团队了解实际用户在使用软件时遇到的问题，从而优化软件的功能和性能。
- 持续改进：根据生产环境中收集到的数据和用户反馈，对软件进行持续的优化和改进。持续改进可以帮助提高软件质量，增强用户满意度。
总结
微服务测试对于确保微服务架构的稳定性和可靠性至关重要。通过全面的测试，可以发现并修复潜在的问题和缺陷，提高系统的质量和性能。同时，微服务测试还可以帮助开发团队更好地理解系统架构和业务流程，为后续的开发和维护工作提供有力支持。