第5章-性能測(cè)試

Slide105February2023第五章性能測(cè)試5．1性能測(cè)試的概念

性能測(cè)試是通過(guò)自動(dòng)化測(cè)試工具模擬多種正常值、峰值、異常負(fù)載的條件下對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行的測(cè)試。

1.系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)（1）吞吐量/處理能力：請(qǐng)求數(shù)量/每秒、頁(yè)面數(shù)量/每秒

（2）負(fù)載：客戶端負(fù)載、服務(wù)器端負(fù)載；

（3）響應(yīng)時(shí)間：最大響應(yīng)時(shí)間、平均響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間、Web服務(wù)器處理時(shí)間、應(yīng)用服務(wù)器處理時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器處理時(shí)間；Slide205February2023第五章性能測(cè)試5．1性能測(cè)試的概念

1.系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)（4）TPS（TransactionsPerSecond）：應(yīng)用系統(tǒng)每秒鐘處理完成的交易數(shù)量。TPS值表現(xiàn)的是服務(wù)器端的程序行為，是衡量服務(wù)器處理能力高低的一個(gè)主要指標(biāo)。（5）HPS（HitsPerSecond）：每秒點(diǎn)擊次數(shù)。指在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)用戶對(duì)Web頁(yè)面的鏈接、提交按鈕等點(diǎn)擊的總和。HPS值表現(xiàn)的是用戶整體行為，是衡量在線負(fù)載的指標(biāo)。

Slide305February20235．1性能測(cè)試的概念

2.性能瓶頸概念 （1）硬件性能瓶頸； （2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能瓶頸； （3）操作系統(tǒng)性能瓶頸； （4）服務(wù)器軟件性能瓶頸； （5）應(yīng)用程序性能瓶頸。

Slide405February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

負(fù)載壓力測(cè)試是指在一定約束條件下測(cè)試系統(tǒng)所能承受的并發(fā)用戶量、運(yùn)行時(shí)間、數(shù)據(jù)量，以確定系統(tǒng)所能承受的最大負(fù)載。負(fù)載壓力測(cè)試是性能測(cè)試的重要組成部分。主要方法是并發(fā)性能測(cè)試、疲勞強(qiáng)度測(cè)試、大數(shù)據(jù)量測(cè)試、速度測(cè)試。

Slide505February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

負(fù)載壓力測(cè)試的位置：（1）客戶端交易處理； （2）服務(wù)器資源；

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)資源；（4）Web服務(wù)器；（5）中間件。5.2.1負(fù)載壓力測(cè)試指標(biāo)

Slide605February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

交易處理的負(fù)載壓力指標(biāo)： （1）并發(fā)用戶數(shù)量

（2）交易處理指標(biāo)

■平均事務(wù)響應(yīng)時(shí)間；

■1秒鐘內(nèi)處理事務(wù)總數(shù)。

5.2.1負(fù)載壓力測(cè)試指標(biāo)

Slide705February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

交易處理的負(fù)載壓力指標(biāo)：（3）Web請(qǐng)求指標(biāo)

■每秒點(diǎn)擊次數(shù)；

■吞吐量；

■每秒HTTP響應(yīng)數(shù)量；

■每秒下載頁(yè)面數(shù)量；

■每秒重試次數(shù)；■

每秒SSL連接數(shù)量。5.2.1負(fù)載壓力測(cè)試指標(biāo)

Slide805February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

并發(fā)性能測(cè)試的兩個(gè)階段：負(fù)載測(cè)試、壓力測(cè)試。逐漸增加負(fù)載，直到系統(tǒng)性能瓶頸出現(xiàn)，通過(guò)綜合分析系統(tǒng)的執(zhí)行指標(biāo)和資源狀況確定系統(tǒng)的并發(fā)性能。負(fù)載測(cè)試：性能拐點(diǎn)之前的測(cè)試。壓力測(cè)試：性能拐點(diǎn)以上的測(cè)試。

1.并發(fā)測(cè)試的意義主動(dòng)的負(fù)載和壓力測(cè)試可避免出現(xiàn)意外情況，從而確保網(wǎng)站在高負(fù)載的情況下仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。5.2.2并發(fā)性能測(cè)試

Slide905February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

2.并發(fā)測(cè)試的好處（1）可預(yù)測(cè)成本和預(yù)算成本；（2）避免花費(fèi)高昂的費(fèi)用來(lái)補(bǔ)救以前存在的問(wèn)題；（3）更精確地預(yù)測(cè)可擴(kuò)展性；（4）提高網(wǎng)站性能。

3.并發(fā)測(cè)試的目標(biāo)（1）評(píng)價(jià)系統(tǒng)的當(dāng)前性能；

（2）預(yù)測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)性能；

（3）找到瓶頸問(wèn)題。

5.2.2并發(fā)性能測(cè)試

Slide1005February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

4.負(fù)載測(cè)試負(fù)載測(cè)試是在特定運(yùn)行環(huán)境下對(duì)被測(cè)對(duì)象施以大用戶量，檢查CUP負(fù)載、內(nèi)存使用、響應(yīng)時(shí)間等影響系統(tǒng)性能的指標(biāo)通過(guò)軟件工具創(chuàng)建虛擬用戶，模仿典型的操作行為。在虛擬用戶開(kāi)展活動(dòng)的期間，控制臺(tái)將記錄服務(wù)器的反應(yīng)時(shí)間，提供給測(cè)試人員進(jìn)行分析。

5.2.2并發(fā)性能測(cè)試

Slide1105February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

5.壓力測(cè)試壓力測(cè)試是在特定運(yùn)行環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行被測(cè)軟件，并施加一定的負(fù)載（并發(fā)、多用戶、多重循環(huán)），檢查內(nèi)存使用、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間等影響系統(tǒng)性能的指標(biāo)。（1）穩(wěn)定性壓力測(cè)試；（2）破壞性壓力測(cè)試。壓力測(cè)試的目的是發(fā)現(xiàn)在什么條件下系統(tǒng)的性能變得不可接受，并通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序施加越來(lái)越大的負(fù)載，直到發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序性能下降的拐點(diǎn)。5.2.2并發(fā)性能測(cè)試

Slide1205February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

6.并發(fā)測(cè)試的準(zhǔn)備工作（1）準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境；（2）選擇測(cè)試工具；（3）產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)。5.2.2并發(fā)性能測(cè)試

Slide1305February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

疲勞強(qiáng)度對(duì)系統(tǒng)而言也是一種負(fù)載，其關(guān)注的重點(diǎn)是系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后的狀態(tài)。主要暴露的問(wèn)題有內(nèi)存泄露、資源爭(zhēng)用等。 疲勞強(qiáng)度測(cè)試是在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下施加一定量的并發(fā)用戶數(shù)量，并持續(xù)運(yùn)行，檢查系統(tǒng)性能指標(biāo)和資源占用情況。（1）日常業(yè)務(wù)疲勞強(qiáng)度模擬；（2）高峰業(yè)務(wù)疲勞強(qiáng)度模擬。

5.2.3

疲勞強(qiáng)度測(cè)試

Slide1405February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

1.大數(shù)據(jù)量測(cè)試類(lèi)型

（1）獨(dú)立數(shù)據(jù)量測(cè)試；（2）綜合數(shù)據(jù)量測(cè)試

。

2.自動(dòng)生成大數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)量測(cè)試的基本條件就是能夠生成大量的數(shù)據(jù)和并發(fā)操作。對(duì)于特定的系統(tǒng)，可以自行開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)生器和自動(dòng)并發(fā)操作模擬系統(tǒng)。

3.大數(shù)據(jù)量管理 數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)編輯、類(lèi)型轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)遷移。5.2.4大數(shù)據(jù)量測(cè)試

Slide1505February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

1.制定測(cè)試計(jì)劃

（1）定義測(cè)試目標(biāo)■以可度量的指標(biāo)作為測(cè)試目標(biāo)；■確定測(cè)試時(shí)間；（2）定義測(cè)試范圍■定義性能度量的范圍； ■定義虛擬用戶（VUser）。5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide1605February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

2.分析測(cè)試需求

（1）分析應(yīng)用程序■連接到系統(tǒng)的用戶數(shù)量；■客戶機(jī)的硬件配置情況；■Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的性能；■客戶機(jī)與服務(wù)器之間的通信方式； ■分析任務(wù)分布情況。5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide1705February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

2.分析測(cè)試需求

（2）測(cè)試需求的內(nèi)容■測(cè)試對(duì)象；■系統(tǒng)配置；■應(yīng)用系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。 （3）測(cè)試強(qiáng)度估算測(cè)試強(qiáng)度估算：按照80～20原理,每個(gè)工作日中80%的業(yè)務(wù)量在20%的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的,計(jì)算出應(yīng)當(dāng)施加的測(cè)試強(qiáng)度。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide1805February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

（3）測(cè)試強(qiáng)度估算例：每年的業(yè)務(wù)量主要集中在8個(gè)月，每個(gè)月有20個(gè)工作日，每天有8小時(shí)工作時(shí)間。每天有80%的業(yè)務(wù)量是在1.6小時(shí)內(nèi)處理的。假定全年業(yè)務(wù)處理量為100萬(wàn)筆，系統(tǒng)要求按2倍日常業(yè)務(wù)量進(jìn)行測(cè)試。年請(qǐng)求數(shù)：（100×15%×7+100×70%×5+100×15%×3）×2=1000萬(wàn)/年日請(qǐng)求數(shù)：1000×160=6.25萬(wàn)/日秒請(qǐng)求數(shù)：（62500×80%）

/1.6×3600=8.68次/秒5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide1905February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

3.設(shè)計(jì)測(cè)試案例

（1）測(cè)試策略 （2）案例設(shè)計(jì)5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

案例名稱(chēng)并發(fā)數(shù)量網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)量備注制度文檔信息上傳50、100100M局域網(wǎng)50用戶并發(fā)，上傳50條記錄；100用戶并發(fā)，上傳100條記錄。只上傳文件，不帶附件。文件上傳下載50、10050用戶并發(fā)，新增50條記錄；100用戶并發(fā)，新增100條記錄。信息和附件都上傳（附件200K）項(xiàng)目管理50、10050用戶并發(fā)，上傳50條記錄；100用戶并發(fā)，上傳100條記錄。工作記事50、10050用戶并發(fā)，上傳50條記錄；100用戶并發(fā)，上傳100條記錄。記錄操作前后數(shù)據(jù)庫(kù)記錄數(shù)，每個(gè)虛擬用戶循環(huán)執(zhí)行3次。Slide2005February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

3.設(shè)計(jì)測(cè)試案例

（3）測(cè)試內(nèi)容 一般包括并發(fā)性能、疲勞強(qiáng)度、大數(shù)據(jù)量等。

4.準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境（1）測(cè)試環(huán)境的基本原則■滿足軟件運(yùn)行最低要求；■選擇與被測(cè)系統(tǒng)一致的操作系統(tǒng)和運(yùn)行環(huán)境；■采用相對(duì)獨(dú)立的測(cè)試環(huán)境；■系統(tǒng)內(nèi)無(wú)病毒。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2105February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

4.準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境（2）負(fù)載壓力測(cè)試環(huán)境的注意事項(xiàng)■如果是完全真實(shí)環(huán)境，要考慮測(cè)試對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響■如果是模擬真實(shí)環(huán)境，必須先考慮服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件的真實(shí)，施加大數(shù)據(jù)量，后考慮客戶機(jī)的真實(shí)性；■配置與業(yè)務(wù)相關(guān)的測(cè)試環(huán)境；■測(cè)試環(huán)境中應(yīng)包括對(duì)交互操作的支持；■測(cè)試環(huán)境中應(yīng)包括安裝、備份和恢復(fù)過(guò)程。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2205February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

5.準(zhǔn)備測(cè)試工具（1）模擬多個(gè)客戶機(jī)；（2）能夠編輯、執(zhí)行腳本程序；（3）支持會(huì)話或cookies；（4）可以配置用戶數(shù)量；（5）延時(shí)時(shí)間；（6）隨機(jī)選擇交互數(shù)據(jù)；（7）運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告；（8）導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果；（9）提供測(cè)試分析工具。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2305February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

6.準(zhǔn)備測(cè)試數(shù)據(jù)（1）初始測(cè)試數(shù)據(jù)；（2）大量測(cè)試數(shù)據(jù)；（3）典型取值數(shù)據(jù)。

7.

手工編寫(xiě)測(cè)試腳本“Web服務(wù)器通用性能測(cè)試系統(tǒng)”這個(gè)系統(tǒng)不僅能夠測(cè)試靜態(tài)HTML頁(yè)面的響應(yīng)時(shí)間，而且能夠模擬真實(shí)運(yùn)行情況，測(cè)試動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)（ASP、PHP、JSP）的響應(yīng)時(shí)間，為服務(wù)器性能優(yōu)化和調(diào)整提供依據(jù)。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2405February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

7.

手工編寫(xiě)測(cè)試腳本“Web服務(wù)器通用性能測(cè)試系統(tǒng)”,主要由三部分組成：（1）性能測(cè)試數(shù)據(jù)；（2）性能測(cè)試程序；（3）性能測(cè)試結(jié)果。在實(shí)際運(yùn)行的Web應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶訪問(wèn)頁(yè)面時(shí)傳遞的query字符串里的參數(shù)是不同的。為了逼真地模擬實(shí)際情況，測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在特定時(shí)間段內(nèi)向待測(cè)頁(yè)面同時(shí)發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求，每個(gè)請(qǐng)求的query參數(shù)互不相同。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2505February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

7.

手工編寫(xiě)測(cè)試腳本5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

讀URL信息讀數(shù)據(jù)文件并發(fā)進(jìn)程1發(fā)送請(qǐng)求計(jì)時(shí)開(kāi)始接收響應(yīng)計(jì)時(shí)結(jié)束下一會(huì)話測(cè)試系統(tǒng)并發(fā)進(jìn)程2。。。并發(fā)進(jìn)程nSlide2605February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

7.

手工編寫(xiě)測(cè)試腳本用戶訪問(wèn)Web需要發(fā)送URL，信息格式是純文本。 GEThttp://host:port/path/filename?xxx=@1@&@2@測(cè)試程序可以開(kāi)設(shè)n個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程可以串行地開(kāi)設(shè)m個(gè)會(huì)話，每個(gè)會(huì)話模擬一個(gè)用戶，按照訪問(wèn)Web的URL格式，從數(shù)據(jù)文件中讀取參數(shù)，發(fā)出Web訪問(wèn)請(qǐng)求。同時(shí)，程序開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到系統(tǒng)響應(yīng)，停止計(jì)時(shí)，統(tǒng)計(jì)接收的字節(jié)數(shù)，保存測(cè)試結(jié)果，本次會(huì)話結(jié)束。進(jìn)入下一個(gè)新的會(huì)話，如此循環(huán)m次。5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2705February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

主程序讀入數(shù)據(jù)文件形成二維數(shù)組讀URL信息子進(jìn)程等待統(tǒng)計(jì)結(jié)果…子進(jìn)程打開(kāi)Socket從二維數(shù)組中讀取隨機(jī)數(shù)執(zhí)行Session…記錄輸出關(guān)閉Socket單個(gè)Session生成請(qǐng)求字符串，開(kāi)始計(jì)時(shí)連接Web服務(wù)器超時(shí)嗎停止計(jì)時(shí)，計(jì)算總連接時(shí)間和接收字節(jié)數(shù)結(jié)果保存，超時(shí)為-1Slide2805February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

8.

測(cè)試腳本錄制、編寫(xiě)與調(diào)試測(cè)試腳本是指Vuser腳本，即虛擬用戶回放所使用的腳本（1）錄制基本腳本；

（2）編輯增強(qiáng)腳本；（3）配置運(yùn)行時(shí)設(shè)置；（4）以獨(dú)立模式運(yùn)行Vuser腳本。5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide2905February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

9.場(chǎng)景制定（1）創(chuàng)建Vuser組；

（2）配置Vuser；（3）配置Vuser運(yùn)行時(shí)設(shè)置；（4）配置負(fù)載生成器。

10.執(zhí)行測(cè)試（1）運(yùn)行場(chǎng)景；（2）查看Vuser；（3）監(jiān)視場(chǎng)景。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide3005February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

11.結(jié)果評(píng)估與測(cè)試報(bào)告（1）交易處理性能

■

并發(fā)用戶數(shù)量

；

■

交易響應(yīng)時(shí)間；

■

交易通過(guò)率；

■

吞吐量。（2）資源占用性能

■

服務(wù)器操作系統(tǒng)占用資源；

■

數(shù)據(jù)庫(kù)資源占用；

■

中間件資源占用。

5.2.5負(fù)載壓力測(cè)試實(shí)施

Slide3105February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

1.單一類(lèi)型操作的響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載過(guò)重；（2）糟糕的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；（3）事務(wù)粒度過(guò)大；（4）批處理任務(wù)量過(guò)大。

2.并發(fā)處理能力差應(yīng)用系統(tǒng)在執(zhí)行同一類(lèi)型事務(wù)的多個(gè)實(shí)例時(shí)，不能獲得與執(zhí)行實(shí)例數(shù)量相當(dāng)?shù)耐掏铝?，而是大大低于理論值?.2.6數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器性能問(wèn)題及原因分析Slide3205February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

3.鎖沖突嚴(yán)重

（1）資源鎖定導(dǎo)致事務(wù)處理超時(shí)

■批任務(wù)的長(zhǎng)時(shí)間資源鎖定影響其他獨(dú)立事務(wù)處理，導(dǎo)致超時(shí)；

■大粒度事務(wù)處理在并發(fā)執(zhí)行的實(shí)例較多，造成超時(shí)；

■鎖資源沒(méi)有被釋放，導(dǎo)致超時(shí)。5.2.6數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器性能問(wèn)題及原因分析Slide3305February20235．2負(fù)載壓力測(cè)試

3.鎖沖突嚴(yán)重

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)死鎖

■互斥條件：一個(gè)資源被分配給特定的資源；

■持有并等待條件：被授權(quán)持有資源的進(jìn)程還可以申請(qǐng)新的資源；

■不可取代原則：資源不能強(qiáng)制從進(jìn)程中被取走，必須等待持有資源的進(jìn)程明確釋放；

■環(huán)等待條件：存在兩個(gè)以上的進(jìn)程環(huán)形鏈，其中每一個(gè)進(jìn)程都等待下一個(gè)成員所持有的資源。

5.2.6數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器性能問(wèn)題及原因分析Slide3405February20235．3網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試

（1）吞吐量

吞吐量是指被測(cè)設(shè)備或系統(tǒng)在不丟包的情況下能夠達(dá)到的最大包轉(zhuǎn)發(fā)速率。 （2）丟包率

由于資源缺乏而未轉(zhuǎn)發(fā)的包與擬傳輸包總數(shù)的比例。 （3）網(wǎng)絡(luò)延時(shí)

系統(tǒng)在有負(fù)載的條件下轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包所需要的時(shí)間。5.3.1網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試指標(biāo)

Slide3505February20235．3網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試

（4）響應(yīng)時(shí)間

從發(fā)出請(qǐng)求到獲得響應(yīng)所花費(fèi)的時(shí)間。影響響應(yīng)時(shí)間的因素有很多，如網(wǎng)段的負(fù)荷、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)。 （5）網(wǎng)絡(luò)帶寬容量 網(wǎng)絡(luò)帶寬容量指的是在網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最大可用帶寬。這是由組成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備能力所決定的。 （6）網(wǎng)絡(luò)利用率

網(wǎng)絡(luò)被使用的時(shí)間與總時(shí)間（被使用的時(shí)間+空閑的時(shí)間）的比例。

5.3.1網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試指標(biāo)

Slide3605February20235．3網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試

（1）吞吐量測(cè)試方法

吞吐量測(cè)試通常在一對(duì)端口上進(jìn)行，以最大速度在設(shè)