本文和大家重點討論一下Perl多進程技術在自動化測試中的應用，主要包括Perl多Perl線程介紹，自動化測試場景介紹和應用Perl多進程技術到自動化測試腳本三大部分內容，希望通過本文的介紹你對Perl多線程技術有深刻的認識。

Perl多進程技術在自動化測試中的應用

在IT產品系統測試的自動化項目中，經常有并行處理多個子任務的需求，為了提高測試效率，就需要用到Perl多進程或者多Perl線程編程。文章介紹了Perl多進程的用法和適用場景，以及Perl多進程和多Perl線程的關系。同時結合企業級IT產品系統測試的自動化特點，介紹了Perl多進程在這方面的應用。

Perl多進程

Perl語言是一種非常強大的腳本語言，其廣泛應用于系統維護，CGI（CommonGatewayInterface）編程，數據庫編程和自動化測試中。

多任務和并發處理一度被看作是判定優異操作系統的一個特性；同樣任何優秀從而流行的編程語言都會有并發的應用，而且都有各自的實現方法。Perl最開始在并發方面的應用就是多進程。

Perl多進程的用戶接口是fork()函數以及對系統fork函數封裝的一些module。我們在使用Perl語言編程時，如果一個任務的某一個段可以或者需要并發很多執行，那么我們就會使用Perl的多進程編程，例如同時向數據庫遞交多個記錄的查詢，同時完成多個系統信息的收集等等。

Perl的多進程是這樣實現的：主進程每fork一個子進程，會把當前（主進程的）內存空間的所有變量都復制一份傳到新的進程里面，達到數據共享的目的。此外，主進程和子進程可以通過信號、管道等來通信。

在處理并發的方案中，多進程依靠內存空間獨享提供了優秀的容錯性和健壯性。一個多進程的系統不會由于其中一個進程的狀態不良而崩潰，每個進程都相對獨立地運作，很少會相互影響。

內存空間獨享也造就了多進程不可避免的劣勢：資源負荷以及通信復雜，對于Perl來說，每個子進程都可以看作主進程的拷貝，這多少有些內存浪費，而且主進程的關鍵變量如果是“淺復制”到子進程的話，將會帶來一些意想不到的錯誤。另外，進程的創建和回收會帶來許多額外的負載，因此應當盡量避免頻繁地創建進程。

多進程之間的通信方式有socket，管道，信號量等。在Linux平臺上，對于進程間大量信息的交互情況，最常用的是文件；這在用戶空間進程和系統內核空間進程之間的通信中的最為常用。

在談起Perl多進程的時候，不可避免的要說說它與Perl多Perl線程的關系。

Perl的多Perl線程和多Perl線程的關系

如果我們需要執行一些各異的小任務，他們可能數量較多，但生存周期都比較短，或者他們可能共享大量數據，只有小部分的變量是自身的。這個時候，很自然就想到了多Perl線程。

從Perl5.005開始，多Perl線程的概念被引入Perl語言了；不過僅僅是概念而已。在Perl5.005中，Perl線程模型默認共享所有的數據，而且數據的共享訪問需要明確的同步操作。這個模型被稱為“5005threads”，其實就是多進程，只不過換了個“多Perl線程”的概念。

到了Perl5.6，一個新的Perl線程模型引入了，各個Perl線程的數據默認是私有的，而且共享數據的訪問需要顯式地調用相關的函數來保證同步。這個模型稱為“ithreads”。在Perl5.6中，ithreads模型并沒有提供一些API供用戶調用，僅作為一個內部的API供擴展使用。

到了Perl5.8，ithreads模型通過Perl的threads模塊供用戶使用，但是Perl5.8同時也保留了5005threads模型。這里，用戶可以通過配置來選擇使用哪一種模型。

對于最新的Perl5.10,5005threads模型就不再使用了，已從Perl解釋器中移除了。所以要使用真正意義的、穩定的多Perl線程模塊，建議使用Perl5.10解釋器。2009年3月release的SLES11的安裝包已經默認使用Perl5.10了。至此，多進程和多Perl線程應該是區別開來了。

Perl的threads模塊提供的多Perl線程，應用于我們經典的多Perl線程編程例如SocketServer編程、硬件驅動或者適配層編程十分有效，然而對于非Perl線程安全的一些函數或者模塊調用就無能為力了，會導致不可預知的錯誤或者主進程的吊死、崩潰。#p#

自動化測試場景介紹

很多大型IT公司都以版本控制來發布一系列的企業級系統產品，為此，周期性地更新產品的每個新版本和已有產品版本間的兼容性和互操作性測試結果，對客戶而言，尤為重要。而這類測試由于重復性強，工作量大，所以經常采用自動化。下面舉Perl多進程中一個自動化測試中的常見場景例子。

假設有一個團隊從事企業級產品系統之間的兼容性和互操作性測試，需要在以1個月為周期的時間內完成一組配置的兼容性測試，團隊成員很少，但是負責的設備卻很多，往往每個人需要負責數十臺甚至數百臺機器，那么就必須采用多任務并發處理的自動化測試。該團隊測試存儲網絡中的服務器，交換機和存儲之間的互操作性。服務器包括很多個硬件平臺，操作系統包括Linux，Unix，Windows和VMware等，光纖交換機、主機總線適配器卡和存儲產品都涵蓋多個廠商品牌。這個團隊就需要建立一個端到端的自動化測試流程來支撐其測試任務。

下面是一個典型測試環境的簡化圖示。

圖1.測試硬件環境概覽圖

Perl多進程中，服務器有不同CPU架構的眾多品牌；它們上面運行的測試操作系統有Linux、Windows、VMware和各類虛擬機。物理層的光纖交換機（FCPhysicalLayerSwitch）是測試工具儀器，用于控制光纖的鏈路通斷等異常測試。

下面是自動化測試環境框圖。

圖2.自動化測試環境框圖

用一臺運行RedHatEnterpriseLinux系統的xServer作為Testconsole，上面安裝IBMRationalBuildForge用于測試的執行和管理。Testconsole通過以太網絡與各個server，switch，physical-layerswitch和storage進行通信，包括測試腳本的傳送，測試命令的信息交互。

這里說明一個測試用例，從而講述一個典型測試過程。“主機和光纖交換機之間的光纖斷開測試”：

Testconsole發命令到所有的主機，讓每個主機發現存儲磁盤，分區，格式化文件系統，mount或者分windows盤符，配置IO程序等；然后檢查各個被測應用程序以及系統的運行狀態，把結果返回Testconsole；
Testconsole發命令到所有的光纖交換機，讓每個光纖交換機檢查自身當前的運行狀態，然后返回結果到Testconsole；
Testconsole發命令到所有的存儲，讓每個存儲機器檢查自身當前的運行狀態，然后返回結果到Testconsole；
Testconsole在保證所有主機，交換機和存儲設備都進入要求的測試狀態后，開始進入測試，否則退出；
Testconsole發命令讓每個physical-layerswitch開始進行相關的光纖連接的斷開，然后等待一定的時間，再合上；
Testconsole發命令到所有的主機，檢測它們的狀態，等待所有的主機都恢復正常；
重復5、6兩步，測試持續24小時，完成。
可見，在這樣的自動化測試過程中，很多次需要Testconsole和幾十個或者幾百個機器進行命令交互，檢查狀態或者執行任務。這些操作當然可以是一個系統接著一個系統的執行；但是大多數任務是可以并發的，或者是可以同時進行從而提高測試效率的，比如同時訪問多個主機去啟動IO程序、檢查機器狀態，在登錄存儲上執行一個腳本的同時在多個主機上面執行一些應用程序，同時登錄所有的光纖交換機執行一些配置命令等。

另外，Testconsole和被測系統（Server、Switch、Storage等）之間的命令交互操作，需要使用PerlExpect模塊，或其它基于Expect的模塊例如Perl::SSH::Expect，Perl::Telnet::Expect等。很可惜，Expect模塊并不是Perl線程安全的。

顯然，這就需要應用Perl的多進程技術到自動化測試中。#p#

應用Perl多進程技術到自動化測試腳本

在自動化測試中，利用RationalBuildForge作為測試管理和監控工具，90%以上的測試腳本都采用Perl腳本。采用了模塊化編程，并大量使用CPAN提供的module。由于很多module都不是Perl線程安全的，同時為了提高腳本開發效率，也會在一個腳本中直接調用另外一個腳本，所以選擇在自動化測試框架中應用Perl多進程。

自動化測試腳本使用多進程大致分為兩種情況。一種是Testconsole需要同時操作十幾個設備，例如用于主機和存儲互連的光纖交換機，用于光纖物理層斷開測試的交換機APCON等。這類測試的特點是需要同時操作10幾個或者20幾個的測試對象，對它們的操作是配置操作，而且配置腳本都會成功，主進程只需要所有子進程執行完畢就認為所有子任務已經完成，然后可以進行后續的操作。因此采用一種較為簡單的多進程編程方式。下面是針對這種情況的多進程處理的代碼示例。

清單1.Perl多進程處理的代碼　    
 

our@cmd=("./apcon_2052.exp119.11.217.27A15B15",  
"./apcon_2058.exp119.11.217.65adminteamw0rkA05A06",  
"./apcon_2052.exp119.11.217.27B09D09");  
our$zombies=0;  
our$kid_proc_num=0;  
 
$SIG{CHLD}=sub{$zombies++};  
 
for(my$i=0;$i<@cmd;$i++){  
my$pid=fork();  
if(!defined($pid)){exit1;}  
unless($pid){  
system"$cmd[$i]";  
exit0;  
}  
$kid_proc_num++;  
}  
 
while(1){  
if($zombies>0){  
$zombies=0;  
my$collect;  
while(($collect=waitpid(-1,WNOHANG))>0){  
$kid_proc_num--;  
}  
}  
if($kid_proc_num==0){last;}  
else{next;}  
}  
 

以上的代碼采用多進程方式同時處理了對3個測試設備的配置操作，然后主進程等待所有配置操作完成，再進行后續的測試。

另外一種情況較為復雜，就是經常需要針對數百個主機和存儲進行配置、狀態查詢等，而且配置結果和查詢狀態需要返回主進程處理，然后根據結果數據再決定如何繼續。對于這種情況，主進程需要生成數百個子進程，而且每個子進程都有大量的信息返回給主進程來處理。這樣處理數百個子進程的生成：由于多進程方式占用系統資源較多，因此設定一個允許主進程同時運行的最多子進程數目，然后在有子進程結束時，主進程再生成新的子進程至所有的子任務完成。這樣處理主進程和子進程的通信和信息交互：由于測試Perl腳本運行平臺為Linux，它是帶有BSD風格的POSIX兼容的系統，會提供可靠的信號，所以仍然使用系統提供信號的來獲取子進程結束的消息；對于子進程的返回信息，采用為每個子進程產生一個臨時文件用于存儲返回的所有信息，最后主進程來處理這些文件從而獲取每個子任務的結果信息。如下是為這種情況設計的多進程處理方式的軟件流圖。

圖3.軟件流圖

小結

根據常見的設備系統測試自動化平臺的特點和要求，把Perl的多進程技術應用到了測試腳本中，極大地提高了測試效率。

Perl多進程已經很長的發展歷史，而且應用廣泛，技術成熟。多進程在健壯性和容錯性方面表現更好，每個進程都擁有獨立的內存空間，并行的幾個進程一般來說不會相互干擾；當然，相應的，多進程的系統開銷也比較大，而且進程間通信也變得復雜一些。妥善地處理多進程生成和進程間的通信，會很好地改善自動化測試的運行效率以及穩定性。

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