浅谈网页端IM技术及相关测试方法实践（包括WebSocket性能测试）

本文由转转QA赵里京分享，原题“浅谈IM与相关测试方法”，即时通讯网进行了排版和内容优化。

1、引言

目前转转的所有业务都在快速增长，支撑其用户服务的客服系统也同样在快速发展，以承接用户每天大量的问题。

最开始转转的客服系统体系如IM、工单以及机器人等都是使用第三方的产品。但第三方产品对于转转的业务，以及客服的效率等都产生了诸多限制，所以我们决定自研替换第三方系统。下面主要分享一下网页端IM技术及相关测试方法，我们先从了解IM系统和WebSocket开始。

2、什么是WebSocket

WebSocket是HTML5出的一种在单个TCP连接上进行全双工（通信允许数据在两个方向上同时传输）的通信协议。

1）WebSocket与http协议区别：简单的说跟HTTP协议基本没有关系，WebSocket只基于HTTP，或者说借用了HTTP的协议来完成握手动作。

2）WebSocket与Socket区别：WebSocket是应用层协议，Socket是传输控制层协议，即WebSocket建立了Socket连接。下图可直接说明两者区别。



PS：更详细资料请阅读：

• WebSocket从入门到精通，半小时就够！
• WebSocket详解（四）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)
• WebSocket详解（五）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(下篇)
• WebSocket详解（六）：刨根问底WebSocket与Socket的关系
  

3、Web端IM系统常用的实现方案

IM系统常用的实现方案：

1）http短轮询：循环发送request请求，有没有新消息都会发送；

2）http长轮询：Client端发送request请求，server端收到后保持住此次请求x秒，x秒过程中有消息立刻返回。没有新消息就等待x秒，x秒后放开请求，Client端再发送请求， 不断反复；

3）WebSocket长连接：Client端发送http请求，http请求会比普通的http请求多出信息如下图，这个就是Websocket的核心了，告诉Nginx注意啦我发起的是Websocket协议。与Server端建立握手成功后连接建立并在不触发onClose事件情况下不会断开。



那么哪一种方案更加合适呢？

短轮询与长轮询有以下几个缺点：

• 1）实时性差；
• 2）每一次请求都需要进行用户身份验证；
• 3）流量开销大，每一次请求都会携带header，但业务上header里面大部分的信息都是多余的，这样就产生了数据的冗余。
  

而WebSocket不存在以上几个问题，身份验证只进行一次。传输信息完全由业务方自定义，不会有冗余。当然WebSocket也有自身的问题，应用置后台、终止进程、手机重启、4g转wifi、断网等都会中断连接。所以WebSocket方案在实时性以及稳定性上更加合适IM，我们也选择的是WebSocket。

PS：更详细资料请阅读：

• 新手入门贴：史上最全Web端即时通讯技术原理详解
• Web端即时通讯技术盘点：短轮询、Comet、Websocket、SSE
• 详解Web端通信方式的演进：从Ajax、JSONP 到 SSE、Websocket
• 网页端IM通信技术快速入门：短轮询、长轮询、SSE、WebSocket
• 搞懂现代Web端即时通讯技术一文就够：WebSocket、socket.io、SSE
  

4、项目整体测试过程概览

先从一张图看看我们在项目中的整体测试过程：

5、前置测试阶段

整体测试过程主要有三个测试阶段，“前置测试阶段”、“功能测试阶段”与“上线监控阶段”

所谓“前置测试阶段”就是在开发的过程中进行的测试。首先在需求评审完成后，我们基于WebSocket开发了UserWebSocketClient

和KefuWebSocketClient两个WSClient实例，分别模拟用户端和客服端。

实现功能有：用户与客服登录，相互发送包括纯文本、表情、图片、商品和订单消息，会话转移，坐席状态转换，用户排队等。基于这两个测试实例来不断的测试调试开发的版本。

WebSocket客户端基本实现：
public class UserLoginSendMsg {
    private static WebSocketClient chatclient = null;
    public static void testRun() throws Exception {
        chatclient = new WebSocketClient(new URI(URI), newDraft_17(), header, 500) {
            @Override
            publicvoid onOpen(ServerHandshake handshakedata) {
                //建立握手创建连接                            
                this.send("。。。");
                //发心跳，维持连接
                service.execute(() - > {
                    while(!this.getConnection().isClosed()) {
                        this.send("心跳信息");
                    }
                });
            }
            @Override
            public void onMessage(String message) {
                //业务场景逻辑写在onMessage中，并可以计算发送接收的信息条数与时间。下面为用户发送或回复消息                              
                this.send("。。。");
            }
            @Override
            public void onClose(int code, String reason, boolean remote) {
                System.out.println("连接被关闭");
            }
            @Override
            public void onError(Exception ex) {
                System.out.println(ex.getMessage());
            }
        };
        //创建一个无需证书的webSocket信任
        trustAllHosts(chatclient);
        if(chatclient != null) {
            chatclient.connectBlocking();
        }
    }
}

WSClient有4个主要事件：onOpen、onMessage、onClose和onError（详见WebSocket官方手册）。

首先是WSClient发送onOpen事件与服务器握手建立连接，成功后发送心跳消息保持连接。同时触发onMessage事件，onMessage开始监听服务端发来的信息，我们可以在onMessage中进行需求实现。onOpen、onMessage为异步操作。

以上代码是由一个线程来执行，所以可以对以上代码进行多线程操作。

6、功能测试阶段

6.1概述

也就是正式的测试阶段，这一阶段除业务需求功能外，有IM系统自身的特性。

需要我们重点关注以下几点：

• 1）消息实时性；
• 2）消息可靠性；
• 3）消息断线重连；
• 4）容灾容错；
• 5）系统的安全性；
• 6）系统性能。
  

6.2实时性

发送端发送消息，接收端能立刻收到。测试手段，在程序的onMessage中加入如下逻辑。

long t1=System.currentTimeMillis();
long t2=System.currentTimeMillis();
System.out.println(t2-t1);

分别获取发送端，接收端发出和接收信息的时间戳，差值即为延迟时间。还可以给Server端施加压力的情况下计算这个时间会更加贴近线上的实际场景。

详细资料请学习：零基础IM开发入门(二)：什么是IM系统的实时性？。

6.3可靠性

所谓可靠性是指发送消息不丢失，异常提示准确等。

如发送和接收方的消息数量与内容准确，并在网络异常的情况下有保障机制，保证发送的消息在网络恢复后，能够正常的发送到接收方。可在WSClinet的onMessage中循环发送大量消息，另一端进行统计，测试数据一致性。

异常提示准确，如网络情况的断网恢复提示，发送失败提示，已读未读提示等相关提示信息，能够保证用户清晰了解系统状态。

详细资料请学习：零基础IM开发入门(三)：什么是IM系统的可靠性？

6.4断线重连

WebSocket对于应用置后台、终止进程、手机重启、4g与wifi互转、断网等都会中断连接，并且这些场景在实际使用中会经常发生。所以要对这些场景进行模拟。在这些场景下，IM系统自身保证一个合理的功能。

相关资料：《Web端即时通讯实践干货：如何让你的WebSocket断网重连更快速？》。

6.5容灾容错

多集群场景，在其中一个服务停止运行后还可以保证会话重连。

6.7安全性

跨脚本站点攻击，用户可以发送任何文本内容，所以一定要做的就是跨站点脚本攻击的测试。

发送消息到任意用户，即修改目标id。验证会话的身份校验。

相关资料：《通俗易懂：一篇掌握即时通讯的消息传输安全原理》、《微信新一代通信安全解决方案：基于TLS1.3的MMTLS详解》。

6.7系统性能

WS在性能方面很重要的一点是在服务器上最大能支持的连接数量，最后会简单介绍一下使用jmeter如何进行ws建立连接的性能测试。

7、线上监控阶段

上线后我们使用puppeteer对线上进行ui自动化功能监控，监控主要有3个方面内容。

1）监控主流程的ui用例：

主要包括的场景：用户客服登录IM、机器人问题校验、用户与机器人互动、用户申请人工客服、排队、建立会话、消息发送回复最后关闭会话等。

puppeteer 基本实现：
async function mainProcess() {
        //一般一个brower实例即可，但为了测试时便于观察使用了两个，无头形式
        const browser = await puppeteer.launch({
                args: ['--no-sandbox', '--disable-setuid-sandbox']
        })；
        //有头形式       
        //const browser = await puppeteer.launch({headless:false});       
        const page = await browser.newPage();
        let cookies = await getData();
        await page.setCookie(cookies.cookie1);
        await page.setCookie(cookies.cookie2);
        try {
                await page.goto(url);
        } catch (e) {
        //抛出异常后截取屏幕快照              
        var filename = Date.now() + '.png';
        await screenShot.screenshotMethod(page1, page2, filename);
        //失败后关闭浏览器实例
        await browser.close);
}
await page2.waitFor(2000); 
{
        开始对两个页面进行自动化操作
}
}

以上代码首先打开页面并进行登陆。当用例执行失败或者抛出异常后，会对当时的情况进行屏幕快照。

2） 监控平台：

如果上面的用例执行失败，产生了快照，我们会将失败信息与快照上传到监控平台。可对错误记录进行查看和编辑。

如下图所示：


目前平台功能简单，后期也会不断增加功能，如用例管理，监控频率设定，手动触发用例等等。

3）上线自动触发ui用例：

对应的集群上线完毕后，会通过mq消息推送到监听服务，监听服务收到后会自动触发用例执行，回归线上功能，并返回结果。

8、WebSocket性能测试

最后，我们来简单介绍一下如何使用Jmeter进行WebSocket的性能测试。

首先是Jmeter环境搭建和脚本配置，需要下载jar包：

• 1）Jmeter （已有就不用了）
• 2）websocket请求模板 ：JMeterWebSocketSamplers ；
• 3）jetty-http；
• 4）jetty-io；
• 5）jetty-util；
• 6）websocket-api；
• 7）websocket-client；
• 8）websocket-common。
  

将（2）~（4）中下载的jar包放到Jmeter以下目录下，就能够被调用了。再将你下载的所有jar包，复制到 apache-jmeter-4.0\lib\ext下(apache3也可以)。

先在测试计划中添加线程组，然后右键添Sampler时就能看到websocket的模板，常用的就是websocket request-response Sampler（连接+发送data或者只发data）。







如果需要用户认证，再加上用户的信息http信息头管理器，进行用户认证，连接和发送接收消息的基本配置搞定。就可以对server端进行websocket的连接和发送消息的压力测试了，非常简单。

9、参考资料

[1] 新手入门贴：史上最全Web端即时通讯技术原理详解
[2] Web端即时通讯技术盘点：短轮询、Comet、Websocket、SSE
[3] 详解Web端通信方式的演进：从Ajax、JSONP 到 SSE、Websocket
[4] 网页端IM通信技术快速入门：短轮询、长轮询、SSE、WebSocket
[5] 搞懂现代Web端即时通讯技术一文就够：WebSocket、socket.io、SSE
[6] 新手快速入门：WebSocket简明教程
[7] WebSocket从入门到精通，半小时就够！》
[8] WebSocket详解（四）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)
[9] WebSocket详解（五）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(下篇)
[10] WebSocket详解（六）：刨根问底WebSocket与Socket的关系
[11] Web端IM聊天消息该不该用浏览器本地存储？一文即懂！
[12] 零基础IM开发入门(一)：什么是IM系统？
[13] 零基础IM开发入门(二)：什么是IM系统的实时性？
[14] 零基础IM开发入门(三)：什么是IM系统的可靠性？
[15] 从客户端的角度来谈谈移动端IM的消息可靠性和送达机制
[16] IM消息送达保证机制实现(一)：保证在线实时消息的可靠投递
[17] IM消息送达保证机制实现(二)：保证离线消息的可靠投递
[18] 如何保证IM实时消息的“时序性”与“一致性”？
[19] 理解IM消息“可靠性”和“一致性”问题，以及解决方案探讨
[20] 阿里IM技术分享(七)：闲鱼IM的在线、离线聊天数据同步机制优化实践