Testen verteilter Applikationen Eine Einführung

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1 Eine Einführung JUGAT Meeting 12 April 2001 DI Siegfried GÖSCHL IT Serv

2 Das Problem The mere existence of a problem is no proof of the existence of a solution Yiddish Proverb Zeitmangel Vielfalt an Plattformen Vielfalt an eingesetzten Technologien Komplexität der Gesamtapplikation Schwer reproduzierbare Fehler Überforderung der Tester 2 2

3 Eine Lösung?! Bottom Up Testing Strategy Systemtest nicht ausreichend Test Frameworks Automatisieren von Tests Testumgebung als Project Deliverable Tools Metriken Coverage Analyzer Profiler Load Simulator Entwickler testen nicht-funktionale Aspekte Profiling Failover 3 3

4 Bottom Up Testing Strategie How do you eat an elephant... bit by bit African Proverb Klassentest Test einzelener Klassen Integrationstest Test mehrerer Klassen bis zu ganzen Serversystemen Systemtest Test der Gesamtapplikation Last- und Stresstests Performanceabschätzung bis zum Systemcrash 4 4

5 Motivation für Klassentest Frühe Entdeckung vieler Fehler vermeidet exponentielle Kostenentwicklung Systemtest testet nur Teile des Codes Kodierungsfehler durch Systemtest zu entdecken ist mühsam: Trying to pickup a dime with boxing gloves Minimierung von Projektrisiko... wie lange dauert es bis 100 KLOC ungetesteten Code läuft?! wahrscheinlich Defekte im ungetesteten Code wahrscheinlich 100 bis 500 Defekte im getesteten und ausgelieferten Code 5 5

6 Source Monitor Werkzeug zur statischen Codeanalyse von C/C+, JAVA, HTML, VB, Deplhi Unterstützung von Projekten, Milestones und verschiedenen Metriken Statements % Branch Statements Average Statement per Method or Class % Comments (Maßzahl für Wartbarkeit) Maximum Depth Export der Daten als CSV Freeware für Windows 6 6

7 Source Monitor 7 7

8 Unit Test Frameworks Reuse der Infrastruktur des Testframeworks Verifikation von Ergebnissen Testdatenhaltung Reports Gleicher Aufwand für Erstellen eines Regressionstest als für Throw-Away Test Driver aber größerer Nutzen Ease of Use Baustein für Gesamttest (Bottom Up Testing) Verbesserung der Softwarequalität Keine Throw-Away Test Driver Tests als Projektbestandteil Aufbau von Projekttestsuites Daily Build and Smoke Test 8 8

9 JUNIT JAVA Unit Test Framework von Kent Beck & Erich Gamma Hohe Verbreitung in der Java Community durch Ease of Use Extreme Programming Strukturierung der Testfälle durch Composite Pattern Start der Regressionstests via Debugger Kommandozeile Swing-Applikation Einfaches Testframework Add-Ons verfügbar (JUNIT++, HTTPUnit, EJBUnit) auch für andere Sprachen verfügbar (C++/Python/Smalltalk) 9 9

10 Integrationstest Integration testing exercises interfaces among units within the specified scope to demonstrate that the units are collectively interoperable Binder, 1999 Klasse Klassenhierarchie Clusters von zusammengehörigen Klassen Subsystems Client/Server Gesamtapplikation 10 10

11 Motivation für Integrationstest Intergrationstest findet : Konfigurations- und Versionsprobleme Verletzung von Integritätsregeln bei globalen Daten Abstürze aufgrund fehlerhafter Speicherverwaltung Falsche Parametrierung von JVM, ORB oder OS Senden illegaler Nachrichten an den Server Inhalt Abfolge Fehler bei Verwendung der Polymorphie Class Casting Verletzung des LSP (Liskovsches Substitutionsprinzip) 11 11

12 Evolutionsstufen für Integrationstest Test stürzt nicht ab Test retourniert richtige Resultate Test produziert keine Speicherlecks Test retourniert richtige Resultate auch unter Last Test funktioniert auch auf anderen Betriebssystemen mit anderen Compilern mit anderen Softwarekonfigurationen (Release, Patch) Tests exekutieren mehr als x% des zu testenden Codes Coverage Analysis 12 12

13 Coverage Analysis Ohne Coverage Analysis ist es praktisch unmöglich, eine Test Suite mit hoher Überdeckung zu schreiben, z.b.: TEX : 85% Statement Coverage, 72% Branch Coverage AWK : 70% Statement Coverage, 59% Branch Coverage 100% Statement Coverage in realen System nicht möglich Dead Code Exception Handling In komplexen Systemen trotzdem 80-85% Branch Coverage möglich?! 13 13

14 JUNIT++ Erweiterung von JUNIT: Test Data Repository Wartbarkeit Flexibiltät Anbindung an Datenbank möglich Erweiterte Kommandozeilenversion erlaubt Testwiederholungen Multithreading Verbose Mode Warten zwischen Testfällen Parsen der Kommandozeile 14 14

15 DROPTEST PERL Regression Test Framework All tests are located in test Optional pre-testing step is stored in pre Optional post-testing step is stored in post Reference output is found in reference Output of test run is stored in safe Additional PERL scripts are stored in bin and common Replace/Filter utilities Common test setup 15 15

16 Motivation für Systemtest Finden von Fehlern im Gesamtsystem Individual verification of components cannot garantuee a correctly functioning system - Binder, 1999 Nachweis des Vorhandenseins der notwendigen Funktionalität If you do not have written objectives for your product, or if your objectives are unmeasurable, then you cannot perform system testing - Mayer, 1976 Ist das Produkt lieferfähig?! Error Discovery Rate

17 Kommerzielle JAVA Test Tool Company Website Product Scope Compuware Test Partner Functional Testing McCabe & Associates Mecury Interactive RadView Software Rational Software RSW Software Segue Software Software Resarch Numega DevPartner Performance, Reliabilty Java McCabe Test Test Planning, monitoring, and measure Astra Load Test Load and performance testing Astra Quick Test Functional Testing Webload Load, performance, unit testing Rational Suite Performance Studio Rational Quality Architect Bean-Test e-tester SilkPilot SilkTest Load, performance, function, regression testing Java middle tier testing EJB middle-tier testting Functional, regression testing Performance, regression Functional, regression TCAT Test Coverage Analyse 17 17

18 Last- und Stresstest Simulation der Last durch Load Simulators Analyse der durchschnittlichen Performance in Bezug auf Antwortzeit, Durchsatz,Verbrauch von Systemresourcen Testen von Fail Safe Behaviour Verhalten bei Timeouts Verhalten bei Resourceknappheit (Speicher, Sockets, OS Handles) Aufdecken von lastabhängingen Fehlern Race Conditions Dead Locks Weird Paths 18 18

19 Kommerzielle Load Simulators Company Product Virtual User Price (USD) Mercury Interactive Loadrunner > 50 > RSW Software E-Load > 100 > Segue Software Silkperformer > 100 > Microsoft Web Stress Tool Unlimited 0 Source: Dr. Dobb s Journal March

20 Microsoft Web Application Stress Tool Capture/Replay Tool für HTTP/HTTPS Requests Aufzeichen des Tests durch Browser Netscape Navigator Internet Explorer Testskript in Access Datenbank gespeichert Abspielen des Testskripts gegen beliebigen Server mit beliebig vielen simulierten Anwendern mit wählbarer Übertragungsgeschwindigkeit (z.b. 56K Modem) Keine Überprüfung der Resultate möglich Nur Test eines Servers möglich 20 20

21 Zusammenfassung Testen bleibt eine Herausforderung, aber Bottom-Up Testing erlaubt klare Zuordnung der Fehler Tests als Bestandteil des Produktionscodes erhöht die Qualität der Software Weitgehende Testautomatisierung spart Zeit & Geld Entwickler und nicht Tester sind für das Testen der technischen Aspekte zuständig (Performance, Resourceverbrauch, Failover, etc.) Zeitplanung ist wichtig 40% der Projektlaufzeit für Testen?! 21 21

22 Ende Fragen!? 22 22

23 Referenzen Literature Kent Beck, Erich Gamma: Test infected programmers love writing Tests, Java Report, Vol. 3, No. 7, July, 1998, p Fred Wild: Design for Testability, Dr. Dobbs Journal, 2/1997 Siegfried Göschl: JUNIT++, Dr. Dobbs Journal, 2/2001 Myers,G.J.: Software Reliability Principles and Practices, John Wiley & Sons, New York, 1976 Binder,R.: Testing Object-oriented Systems, Addison-Wesley Longman, Reading Mass., 1999, p Barbara H. Liskov, Jeanette M. Wing: A Behaverioral Notation of Subtyping, ACM Transactions on Programming Languages and Systems, November 1994 World Wide Web Unit Testing: Extreme Programming : Microsoft Web Application Stress Tool - webtool.rte.microsoft.com SourceMonitor

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