Navigation2项目中OpenNav对接模块的测试稳定性问题分析与解决

问题背景

在Navigation2项目的持续集成测试过程中，开发团队发现opennav_docking模块中的test_docking_server测试用例存在不稳定的情况。该测试用例在多次运行中有时能通过，有时会失败，这种"flaky"（不稳定）行为严重影响了开发效率和测试可靠性。

问题现象

测试用例test_docking_server在以下环境中表现出不稳定性：

• 操作系统：Ubuntu 24.04
• 硬件平台：Intel x86_64架构
• ROS2版本：Rolling发行版
• 代码版本：13f728a67321102aadfe2843221f9da159c9d628
• DDS实现：rmw_cyclonedds_cpp

当使用flaky测试工具（python3-flaky）运行测试时，设置了最小通过次数3次和最大运行次数3次，测试结果不一致，表明存在潜在的竞态条件或时序相关问题。

问题分析

通过对代码的审查和测试行为的观察，可以推测导致测试不稳定的可能原因包括：

1. 时序依赖：测试可能对某些操作的完成时间有隐含假设，当系统负载变化时，实际执行时间可能超出预期。

2. 资源竞争：多个测试线程或进程可能同时访问共享资源，如DDS通信通道或文件系统，导致不可预测的行为。

3. 状态残留：测试之间可能存在状态未正确清理的情况，前一个测试的状态可能影响后续测试的执行。

4. 超时设置不合理：测试中等待某些条件成立的超时时间可能设置得过短，在系统负载较高时容易超时失败。

解决方案

开发团队通过以下措施解决了测试不稳定的问题：

1. 增加重试机制：在关键操作点添加适当的重试逻辑，容忍短暂的执行延迟。

2. 隔离测试环境：确保每个测试用例都有独立的初始状态，避免测试间的相互影响。

3. 调整超时参数：根据实际运行情况，优化各种等待操作的超时设置。

4. 添加同步点：在测试流程中增加必要的同步机制，确保前置条件确实满足后才继续执行。

这些改进体现在多个提交中，包括41454aa、1ed7046、64c278d等，最终使测试达到了稳定的状态。

经验总结

在ROS2系统的测试开发中，特别是涉及分布式组件和实时操作时，测试稳定性是需要特别关注的问题。开发团队应该：

1. 设计具有容错能力的测试用例，考虑系统负载和网络延迟等现实因素。

2. 使用专门的测试工具（如flaky）来识别和诊断不稳定的测试。

3. 建立完善的测试隔离机制，确保测试的独立性和可重复性。

4. 对测试代码进行与产品代码同等严格的审查和维护。

通过这次问题的解决，Navigation2项目的测试框架变得更加健壮，为后续的功能开发和维护奠定了更可靠的基础。