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【实时Linux实战系列】实时自动化测试框架

ds 2025/8/30 8:04:03

在嵌入式系统和实时系统开发中，自动化测试是确保软件质量和可靠性的重要环节。实时自动化测试框架能够帮助开发者在开发过程中快速发现和修复问题，提高开发效率，降低开发成本。在实时Linux平台上设计自动化测试框架，不仅可以确保软件的实时性，还能提高系统的整体性能和稳定性。

实时自动化测试框架在多个领域有着广泛的应用，例如航空航天、汽车电子、工业自动化等。这些领域对软件的实时性和可靠性要求极高，自动化测试框架能够有效地验证软件是否满足这些要求。

掌握实时自动化测试框架的设计和实现技能，对于开发者来说具有重要的价值。这不仅能够提升他们在嵌入式系统和实时系统领域的专业能力，还能为他们打开进入高可靠性软件开发领域的大门。

核心概念

实时任务的特性

实时任务是指那些对时间敏感的任务，它们需要在规定的时间内完成。在自动化测试框架中，实时任务通常包括测试用例的执行、数据的采集和分析等。这些任务需要满足以下特性：

时间约束性：任务必须在指定的时间内完成，否则可能会影响系统的整体性能。
确定性：任务的执行时间是可预测的，这对于保证系统稳定运行至关重要。
优先级：实时任务通常具有不同的优先级，高优先级的任务会优先执行。

环境准备

软硬件环境

操作系统：Ubuntu 20.04 LTS（推荐使用64位版本）
开发工具：GCC（GNU Compiler Collection）版本9.3.0或更高
其他工具：CUnit库、Google Test库、Python的unittest库、Jenkins、Docker

环境安装与配置

安装操作系统
- 下载Ubuntu 20.04 LTS的ISO文件，并使用USB驱动器创建一个可启动的安装介质。
- 按照安装向导的指示完成安装过程。
安装开发工具
- 打开终端，运行以下命令安装GCC和相关工具：
- ```
sudo apt update
sudo apt install build-essential
```

安装CUnit库
- 安装CUnit库：
- ```
sudo apt install libcunit1-dev
```
安装Google Test库
- 安装Google Test库：
- ```
sudo apt install libgtest-dev
```
安装Python的unittest库
- 安装Python的unittest库：
- ```
sudo apt install python3-unittest
```

安装Jenkins

添加Jenkins的APT仓库并安装：

sudo apt update
sudo apt install openjdk-11-jre
wget -q -O - https://pkg.jenkins.io/debian-stable/jenkins.io.key | sudo apt-key add -
echo "deb https://pkg.jenkins.io/debian-stable binary/" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list
sudo apt update
sudo apt install jenkins
sudo systemctl start jenkins
sudo systemctl enable jenkins

安装Docker

安装Docker：

sudo apt update
sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt update
sudo apt install docker-ce
sudo usermod -aG docker ${USER}

实际案例与步骤

步骤1：设计测试用例

编写C语言测试用例

创建一个名为test_example.c的文件，并编写以下代码：

#include <CUnit/CUnit.h>
#include <CUnit/Basic.h>// 测试函数
void test_addition(void) {CU_ASSERT(1 + 1 == 2);
}// 测试函数
void test_subtraction(void) {CU_ASSERT(2 - 1 == 1);
}// 测试套件初始化函数
int init_suite(void) {return 0;
}// 测试套件清理函数
int clean_suite(void) {return 0;
}// 注册测试函数
CU_TestInfo tests[] = {{"test_addition", test_addition},{"test_subtraction", test_subtraction},CU_TEST_INFO_NULL,
};CU_SuiteInfo suites[] = {{"Example Suite", init_suite, clean_suite, NULL, NULL, tests},CU_SUITE_INFO_NULL,
};// 主函数
int main() {CU_initialize_registry();CU_register_suites(suites);CU_basic_set_mode(CU_BRM_VERBOSE);CU_basic_run_tests();CU_cleanup_registry();return 0;
}

编译测试代码
- 在终端中运行以下命令编译测试代码：
- ```
gcc -o test_example test_example.c -lcunit
```
运行测试程序
- 运行以下命令启动测试程序：
- ```
./test_example
```

步骤2：集成测试框架

编写C++测试用例

创建一个名为test_example.cpp的文件，并编写以下代码：

#include <gtest/gtest.h>// 测试函数
TEST(ExampleTest, Addition) {EXPECT_EQ(1 + 1, 2);
}// 测试函数
TEST(ExampleTest, Subtraction) {EXPECT_EQ(2 - 1, 1);
}int main(int argc, char **argv) {::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);return RUN_ALL_TESTS();
}

编译测试代码
- 在终端中运行以下命令编译测试代码：
- ```
g++ -o test_example test_example.cpp -lgtest -lgtest_main -lpthread
```
运行测试程序
- 运行以下命令启动测试程序：
- ```
./test_example
```

步骤3：使用Jenkins进行持续集成

配置Jenkins
- 打开浏览器，访问http://localhost:8080，使用默认用户名admin和密码admin登录Jenkins。
- 创建一个新的自由风格项目，命名为Example Project。
- 配置项目的源码管理，选择Git，并输入你的Git仓库地址。
- 配置构建触发器，选择轮询SCM，并设置轮询时间。
- 配置构建环境，选择提供Docker容器，并设置Docker镜像为gcc:latest。
- 配置构建步骤，添加一个执行shell步骤，输入以下命令：
- ```
gcc -o test_example test_example.c -lcunit
./test_example
```

运行Jenkins构建
- 保存配置并运行构建。
- 查看构建结果，确保测试通过。

步骤4：使用Docker进行测试环境隔离

创建Dockerfile

创建一个名为Dockerfile的文件，并编写以下内容：

FROM ubuntu:20.04RUN apt-get update && apt-get install -y \build-essential \libcunit1-dev \libgtest-dev \python3-unittestCMD ["/bin/bash"]

构建Docker镜像
- 在终端中运行以下命令构建Docker镜像：
- ```
docker build -t test_environment .
```
运行Docker容器
- 运行以下命令启动Docker容器：
- ```
docker run -it --name test_container test_environment
```
在Docker容器中运行测试
- 在Docker容器中编译和运行测试代码：
- ```
gcc -o test_example test_example.c -lcunit
./test_example
```