Тестирование интерфейса пользователя.
Тестирование интерфейса пользователя - это тестирование, при котором проверяются элементы интерфейса пользователя. Важно понимать
тестирование интерфейса пользователя и тестирование с помощью интерфейса пользователя.
Пример первого
Проверяем максимальное количество символов, которые можно напечатать в поле «Имя» на странице «Регистрация», т.е. проверяем, отвечает ли конкретный элемент интерфейса, называющийся «однострочное текстовое поле» (textbox), требованию спецификации, которая указывает на максимальное количество символов, которое в этом поле можно напечатать.
Пример второго
С помощью интерфейса создаем транзакцию покупки, т.е. мы использовали интерфейс пользователя как инструмент для создания транзакции.
Тестирование локализации
Подразумевает проверку множества аспектов, связанных с адаптацией продукта для пользователей других стран. Например, проверка может заключаться в том, что надо проверить не вызовет ли система ошибку, если пользователь будет вводить, например, свое имя при регистрации символами своего языка. Либо что время отображается того региона, в котором находится пользователь.
Тестирование производительности
Тестирование производительности — в инженерии программного обеспечения тестирование, которое проводится с целью определения, как
быстро работает система или её часть под определённой нагрузкой. Также может служить для проверки и подтверждения других атрибутов качества системы, таких как масштабируемость, надёжность и потребление ресурсов.
Тестирование производительности - это одна из сфер деятельности развивающейся в области информатики Инженерии производительности, которая стремится учитывать производительность на стадии моделирования и проектирования системы, перед началом основной стадии кодирования.
В тестировании производительности различают следующие направления:
■ нагрузочное (load)
■ стресс (stress)
■ тестирование стабильности (endurance or soak or stability)
■ конфигурационное (configuration)
Нагрузочное тестирование
Нагрузочное тестирование (англ. Load Testing) — определение или сбор показателей производительности и времени отклика программно- технической системы или устройства в ответ на внешний запрос с целью установления соответствия требованиям, предъявляемым к данной системе (устройству).
Термин нагрузочное тестирование может быть использован в различных значениях в профессиональной среде тестирования ПО. В общем случае он означает практику моделирования ожидаемого использования приложения с помощью эмуляции работы нескольких пользователей одновременно. Таким образом, подобное тестирование больше всего подходит для мультипользовательских систем, чаще - использующих клиент-серверную архитектуру (например, веб-серверов). Однако и другие типы систем ПО могут быть протестированы подобным способом. Например, текстовый или графический редактор можно заставить прочесть очень большой документ; а финансовый пакет - сгенерировать отчёт на основе данных за несколько лет. Наиболее адекватно спроектированный нагрузочный тест даёт более точные результаты.
Основная цель нагрузочного тестирования заключается в том, чтобы, создав определённую ожидаемую в системе нагрузку (например, посредством виртуальных пользователей) и, обычно, использовав идентичное программное и аппаратное обеспечение, наблюдать за показателями производительности системы.
Основные принципы нагрузочного тестирования
Ниже рассмотрены некоторые экспериментальные факты, обобщённые в принципы, используемые при тестировании производительности в целом и
применимые к любому типу тестирования производительности (в частности и к нагрузочному тестированию).
1. Уникальность запросов
Даже сформировав реалистичный сценарий работы с системой на основе статистики ее использования, необходимо понимать, что всегда найдутся исключения из этого сценария.
2. Время отклика системы
В общем случае время отклика системы подчиняется функции нормального распределения.
В частности это означает, что имея достаточное количество измерений, можно определить вероятность с которой отклик системы на запрос попадёт в тот или иной интервал времени.
3. Зависимость времени отклика системы от степени распределённости этой системы.
Дисперсия нормального распределения времени отклика системы на запрос пропорциональна отношению количества узлов системы, параллельно обрабатывающих такие запросы и количеству запросов, приходящихся на каждый узел.
То есть, на разброс значений времени отклика системы влияет одновременно количество запросов приходящихся на каждый узел системы и само количество узлов, каждый из которых добавляет некоторую случайную величину задержки при обработке запросов.
4. Разброс времени отклика системы
Из утверждений 1, 2 и 3 можно также заключить, что при достаточно большом количестве измерений величины времени обработки запроса в любой системе всегда найдутся запросы, время обработки которых превышает определённые в требованиях максимумы; причем, чем больше суммарное время проведения эксперимента тем выше окажутся новые максимумы.
Этот факт необходимо учитывать при формировании требований к производительности системы, а также при проведении регулярного нагрузочного тестирования.
5. Точность воспроизведения профилей нагрузки
Необходимая точность воспроизведения профилей нагрузки тем дороже, чем больше компонент содержит система.
Часто невозможно учесть все аспекты профиля нагрузки для сложных систем, так как чем сложнее система, тем больше времени будет затрачено на проектирование, программирование и поддержку адекватного профиля нагрузки для неё, что не всегда является необходимостью. Оптимальный
подход в данном случае заключается в балансировании между стоимостью разработки теста и покрытием функциональности системы, в результате которого появляются допущения о влиянии на общую производительность той или иной части тестируемой системы.
Определение целей тестирования производительности
В общих случаях тестирование производительности может служить разным целям.
■ С целью демонстрации того, что система удовлетворяет критериям производительности.
■ С целью определения производительность какой из двух или нескольких систем лучше.
■ С целью определения, какой элемент нагрузки или часть системы приводит к снижению производительности.
Многие тесты на производительность делаются без попытки осмыслить их реальные цели. Перед началом тестирования всегда должен быть задан бизнес-вопрос: "Какую цель мы преследуем, тестируя производительность?". Ответы на этот вопрос являются частью технико-экономического обоснования (или business case) тестирования. Цели могут различаться в зависимости от технологий, используемых приложением, или его назначения, однако, они всегда включают что-то из нижеследующего:
Параллелизм /Пропускная способность
Если конечными пользователями приложения считаются пользователи, выполняющие логин в систему в любой форме, то в этом случае крайне желательно достижение параллелизма. По определению это максимальное число параллельных работающих пользователей приложения, поддержка которого ожидается от приложения в любой момент времени. Модель поведения пользователя может значительно влиять на способность приложения к параллельной обработке запросов, особенно если он включает в себя периодически вход и выход из системы.
Если концепция приложения не заключается в работе с конкретными конечными пользователями, то преследуемая цель для производительности будет основана на максимальной пропускной способности или числе транзакций в единицу времени. Хорошим примером в данном случае будет являться просмотр веб-страниц, например, на портале Wikipedia.
Время ответа сервера
Эта концепция строится вокруг времени ответа одного узла приложения на запрос, посланный другим. Простым примером является HTTP 'GET' запрос из браузера рабочей станции на веб-сервер. Практически все приложения, разработанные для нагрузочного тестирования работают именно по этой схеме измерений. Иногда целесообразно ставить задачи по
достижению производительности времени ответа сервера среди всех узлов приложения.
Время отображения
Время отображения - одно из самых сложных для приложения для нагрузочного тестирования понятий, так как в общем случае они не используют концепцию работы с тем, что происходит на отдельных узлах системы, ограничиваясь только распознаванием периода времени в течение которого нет сетевой активности. Для того, чтобы замерить время отображения, в общем случае требуется включать функциональные тестовые сценарии в тесты производительности, но большинство приложений для тестирования производительности не включают в себя такую возможность.
Требования к производительности
Очень важно детализировать требования к производительности и документировать их в каком-либо плане тестирования производительности. В идеальном случае это делается на стадии разработки требований при разработке системы, до проработки деталей её дизайна. См. Инженерия производительности.
Однако тестирование производительности часто не проводится согласно спецификации, т.к. нет зафиксированного понимания о максимальном времени ответа для заданного числа пользователей. Тестирование производительности часто используется как часть процесса профайлинга производительности. Его идея заключается в том, чтобы найти "слабое звено" - такую часть системы, соптимизировав время реакции которой, можно улучшить общую производительность системы. Определение конкретной части системы, стоящей на этом критическом пути, иногда очень непростая задача, поэтому некоторые приложения для тестирования включают в себя (или могут быть добавлены с помощью addon^) инструменты, запущенные на сервере (агенты) и наблюдающие за временем выполнения транзакций, временем доступа к базе данных, оверхедами сети и другими показателями серверной части системы, которые могут быть проанализированы вместе с остальной статистикой по производительности.
Тестирование производительности может проводиться с использованием глобальной сети и даже в географически удаленных местах, если учитывать тот факт, что скорость работы сети Интернет зависит от местоположения. Оно также может проводиться и локально, но в этом случае необходимо настроить сетевые маршрутизаторы таким образом, чтобы появилась задержка, присутствующая во всех публичных сетях. Нагрузка, прилагаемая к системе, должна совпадать с реальным положением дел. Так например, если 50% пользователей системы для доступа к системе используют сетевой канал шириной 56К, а другая половина использует оптический канал, то компьютеры, создающие тестовую нагрузку на систему
должны использовать те же соединения (идеальный вариант) или эмулировать задержки вышеуказанных сетевых соединений, следуя заданным профайлам пользователей.
Типичные вопросы тестирования производительности
Требования к производительности должны адресовать следующие, как минимум, вопросы:
■ Что охватывается тестом производительности? Какие подсистемы, компоненты, интерфейсы и т.д. должны быть протестированы?
■ Если в тест включаются пользовательские интерфейсы, то сколько одновременно работающих в системе пользователей ожидается для каждого интерфейса (необходимо определить пиковые и нормальные значения)
■ Как выглядит аппаратная составляющая тестируемой системы? (Необходимо описать все сервера и сетевое оборудование)
■ Каков сценарий использования каждого компонента системы? (например, 20% запросов составляет вход в систему, 40% - поиск, 30% - выбор элемента, 10% - выход из системы)
■ Каков сценарий использования системы? [в одном тесте на производительность могут быть задействованы разные сценарии использования каждого компонента]
■ Каковы требования ко времени выполнения серии операций серверной части приложения?
Инструментарий
Существует распространённое ошибочное понимание того, что инструменты для нагрузочного тестирования системы - это инструменты такие же по принципу записи и воспроизведения как и инструменты для автоматизации регрессионного тестирования. Инструменты для нагрузочного тестирования работают на уровне протокола, тогда как инструменты для автоматизации регрессионного тестирования работают на уровне объектов графического пользовательского интерфейса.
Пример
Имеется стандартный интернет-браузер, выполняющий функцию перехода по указанной ссылке при нажатии кнопки.
В данном случае для автоматизации регрессионного тестирования необходимо написать скрипт, передающий браузеру клик мышью и нажатие кнопки, в то время как для создания скрипта для нагрузочного тестирования необходимо написать передачу гиперссылки от браузера для нескольких пользователей, включая уникальные для каждого из них имя пользователя и пароль.
Существуют различные инструменты для обнаружения и исследования проблем в различных узлах системы. Все узлы системы могут быть классифицированы следующим образом:
■ Приложение
■ База данных
■ Сеть
■ Обработка на клиентской стороне
■ Балансировка нагрузки
Также следует отметить появление сетевых Business-to-business (B2B) приложений, использующих соглашение об уровне услуг (или SLA, Service Level Agreement). Нарастающая популярность B2B приложений привело к тому, что всё больше приложений переходит на сервис-ориентированную архитектуру, в случае которой обмен информацией происходит без участия веб-браузеров. Примером такого взаимодействия может служить бюро туристических услуг, запрашивающее информацию об определённом авиарейсе между Санкт-Петербургом и Омском, в то время как авиакомпания обязана предоставить ответ в течение 5 секунд. Часто нарушение договора об SLA грозит крупным штрафом.
Наиболее популярные инструменты для нагрузочного тестирования представлены ниже.
|
| лицензирования. | ||
| JMeter | Открытый проект Apache Jakarta Project | Основанный на Java кроссплатформенный инструментарий, позволяющий производить нагрузочные тесты с использованием JDBC / FTP / LDAP / SOAP / JMS / POP3 / HTTP / TCP соединений. Даёт возможность создавать большое количество запросов с разных компьютеров и контролировать процесс с одного из них. |
| HP LoadRunner | HP | Инструмент для нагрузочного тестирования, изначально разработанный для эмуляции работы большого количество параллельно работающих пользователей. Также может быть использован для unit- или интеграционного. |
| SilkPerformer | Micro Focus | |
| Visual StudioLoad Test | Microsoft | Visual Studio предоставляет инструмент для тестирования производительности включая load / unit testing |
Одним из результатов, получаемых при нагрузочном тестировании и используемых в дальнейшем для анализа, являются показатели производительности приложения. Основные из них разобраны ниже.
1. Потребление ресурсов центрального процессора (CPU, %)
Метрика, показывающая сколько времени из заданного определённого интервала было потрачено процессором на вычисления для выбранного процесса. В современных системах важным фактором является способность процесса работать в нескольких потоках, для того, чтобы процессор мог производить вычисления параллельно. Анализ истории потребления ресурсов процессора может объяснять влияние на общую производительность системы потоков обрабатываемых данных, конфигурации приложения и операционной системы, мультипоточности вычислений, и других факторов.
2. Потребление оперативной памяти (Memory usage, Mb)
Метрика, показывающая количество памяти, использованной приложением. Использованная память может делиться на три категории:
■ Virtual - объём виртуального адресного пространства, которое использует процессор. Этот объём не обязательно подразумевает, использование соответствующего дискового пространства или оперативной памяти. Виртуальное пространство конечно и процесс может быть ограничен в возможности загружать необходимые библиотеки.
■ Private - объём адресного пространства, занятого процессором и не разделяемого с другими процессами.
■ Working Set - набор страниц памяти, недавно использованных процессом. В случае, когда свободной памяти достаточно, страницы остаются в наборе, даже если они не используются. В случае когда, свободной памяти остается мало, использованные страницы удаляются.
При работе приложения память заполняется ссылками на объекты, которые, в случае неиспользования, могут быть очищены специальным автоматическим процессом, называемым "сборщиком мусора" (англ. Garbage Collector). Время затрачиваемое процессором на очистку памяти таким способом может быть значительным, в случае, когда процесс занял всю доступную память (в Java - так называемый "постоянный Full GC") или когда процессу выделены большие объёмы памяти, нуждающиеся в очистке. На время, требующееся для очистки памяти, доступ процесса к страницам выделенной памяти может быть заблокирован, что может повлиять на конечное время обработки этим процессом данных.
3. Потребление сетевых ресурсов
Эта метрика не связана непосредственно с производительностью приложения, однако её показатели могут указывать на пределы производительности системы в целом.
Пример:
Серверное приложение обрабатывая запрос пользователя, возвращает ему видео-поток, используя сетевой канал в 2 мегабит. Требование гласит, что сервер должен обрабатывать 5 запросов пользователей одновременно.
Нагрузочное тестирование показало, что эффективно сервер может предоставлять данные только 4 пользователям одновременно, так как мультимедиа- поток имеет битрейт в 500 килобит. Очевидно, что предоставление этого потока 5 пользователям одновременно невозможно в силу превышения пропускной способности сетевого канала, а значит, система не удовлетворяет заданным требованиям производительности, хотя при этом потребление ей ресурсов процессора и памяти может быть невысоким.
4. Работа с дисковой подсистемой (I/O Wait)
Работа с дисковой подсистемой может значительно влиять на производительность системы, поэтому сбор статистики по работе с диском может помогать выявлять узкие места в этой области. Большое количество чтений или записей может приводить к простаиванию процессора в ожидании обработки данных с диска и в итоге увеличению потребления CPU и увеличению времени отклика.
5. Время выполнения запроса (request response time, ms)
Время выполнения запроса приложением остаётся одним из самых главных показателей производительности системы или приложения. Это время может быть измерено на серверной стороне, как показатель времени, которое требуется серверной части для обработки запроса; так и на клиентской, как показатель полного времени, которое требуется на сериализацию / десериализацию, пересылку и обработку запроса. Надо заметить, что не каждое приложение для тестирования производительности может измерить оба этих времени.
Юзабилити-тестирование
Юзабилити-тестирование (Проверка эргономичности) —
исследование, выполняемое с целью определения, удобен ли некоторый искусственный объект (такой как веб-страница, пользовательский интерфейс или устройство) для его предполагаемого применения. Таким образом, проверка эргономичности измеряет эргономичность объекта или системы. Проверка эргономичности сосредоточено на определённом объекте или небольшом наборе объектов, в то время как
исследования взаимодействия человек-компьютер в целом — формулируют универсальные принципы.
Проверка эргономичности — метод оценки удобства продукта в использовании, основанный на привлечении пользователей в качестве тестировщиков, испытателей и суммировании полученных от них выводов.
При испытании многих продуктов пользователю предлагают в «лабораторных» условиях решить основные задачи, для выполнения которых этот продукт разрабатывался, и просят высказывать во время выполнения этих тестов свои замечания.
Процесс тестирования фиксируется в протоколе (логе) и/или на аудио- и видеоустройства — с целью последующего более детального анализа.
Если проверка эргономичности выявляет какие-либо трудности (например, сложности в понимании инструкций, выполнении действий или интерпретации ответов системы), то разработчики должны доработать продукт и повторить тестирование.
Наблюдение за тем, как люди взаимодействуют с продуктом, нередко позволяет найти для него более оптимальные решения. Если при тестировании используется модератор, то его задача — держать респондента сфокусированным на задачах (но при этом не „помогать" ему решать эти задачи).
Основную трудность после проведения процедуры проверки эргономичности нередко представляют большие объёмы и беспорядочность полученных данных. Поэтому для последующего анализа важно зафиксировать:
1. Речь модератора и респондента;
2. Выражение лица респондента (снимается на видеокамеру);
3. Изображение экрана компьютера, с которым работает респондент;
4. Различные события, происходящие на компьютере, связанные с
действиями пользователя:
■ Перемещение курсора и нажатия на клавиши мыши;
■ Использование клавиатуры;
■ Переходы между экранами (браузера или другой программы).
Все эти потоки данных должны быть синхронизированы по тайм- кодам, чтобы при анализе их можно было бы соотносить между собой.
Наряду с модератором в тестировании нередко участвуют наблюдатели. По мере обнаружения проблем они делают свои заметки о ходе тестирования так, чтобы после можно было синхронизировать их с основной записью. В итоге каждый значимый фрагмент записи теста оказывается прокомментирован в заметках наблюдателя. В идеале ведущий (т.е. модератор) представляет разработчика, наблюдатели — заказчика (например издателя, дистрибьютора), а испытатели — конечного пользователя (например покупателя).
Кроме вышеизложенного существует еще один подход к проверке эргономичности: для решения задачи предложенной пользователю разрабатывается "идеальный" сценарий решения этой задачи. Как правило, это сценарий, на который ориентировался разработчик. При выполнении задачи пользователями регистрируются их отклонения от задуманного сценария для последующего анализа. После нескольких итераций доработки программы и последующего тестирования можно получить удовлетворительный с точки зрения пользователя интерфейс.
Тестирование безопасности
Тестирование безопасности — оценка уязвимости программного обеспечения к различным атакам.
Компьютерные системы очень часто являются мишенью незаконного проникновения. Под проникновением понимается широкий диапазон действий: попытки хакеров проникнуть в систему из спортивного интереса, месть рассерженных служащих, взлом мошенниками для незаконной наживы. Тестирование безопасности проверяет фактическую реакцию защитных механизмов, встроенных в систему, на проникновение. В ходе тестирования безопасности испытатель играет роль взломщика. Ему разрешено все:
■ попытки узнать пароль с помощью внешних средств;
■ атака системы с помощью специальных утилит, анализирующих защиты;
■ подавление, ошеломление системы (в надежде, что она откажется обслуживать других клиентов);
■ целенаправленное введение ошибок в надежде проникнуть в систему в ходе восстановления;
■ просмотр несекретных данных в надежде найти ключ для входа в систему.
При неограниченном времени и ресурсах хорошее тестирование безопасности взломает любую систему. Задача проектировщика системы — сделать цену проникновения более высокой, чем цена получаемой в результате информации.