第5章-性能測試

Slide105February2023第五章性能測試5．1性能測試的概念

性能測試是通過自動化測試工具模擬多種正常值、峰值、異常負載的條件下對系統(tǒng)各項指標進行的測試。

1.系統(tǒng)性能的主要指標（1）吞吐量/處理能力：請求數(shù)量/每秒、頁面數(shù)量/每秒

（2）負載：客戶端負載、服務器端負載；

（3）響應時間：最大響應時間、平均響應時間、網(wǎng)絡傳輸時間、Web服務器處理時間、應用服務器處理時間、數(shù)據(jù)庫服務器處理時間；Slide205February2023第五章性能測試5．1性能測試的概念

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

Slide305February20235．1性能測試的概念

2.性能瓶頸概念 （1）硬件性能瓶頸； （2）網(wǎng)絡設備性能瓶頸； （3）操作系統(tǒng)性能瓶頸； （4）服務器軟件性能瓶頸； （5）應用程序性能瓶頸。

Slide405February20235．2負載壓力測試

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

Slide505February20235．2負載壓力測試

負載壓力測試的位置：（1）客戶端交易處理； （2）服務器資源；

（3）數(shù)據(jù)庫資源；（4）Web服務器；（5）中間件。5.2.1負載壓力測試指標

Slide605February20235．2負載壓力測試

交易處理的負載壓力指標： （1）并發(fā)用戶數(shù)量

（2）交易處理指標

■平均事務響應時間；

■1秒鐘內處理事務總數(shù)。

5.2.1負載壓力測試指標

Slide705February20235．2負載壓力測試

交易處理的負載壓力指標：（3）Web請求指標

■每秒點擊次數(shù)；

■吞吐量；

■每秒HTTP響應數(shù)量；

■每秒下載頁面數(shù)量；

■每秒重試次數(shù)；■

每秒SSL連接數(shù)量。5.2.1負載壓力測試指標

Slide805February20235．2負載壓力測試

并發(fā)性能測試的兩個階段：負載測試、壓力測試。逐漸增加負載，直到系統(tǒng)性能瓶頸出現(xiàn)，通過綜合分析系統(tǒng)的執(zhí)行指標和資源狀況確定系統(tǒng)的并發(fā)性能。負載測試：性能拐點之前的測試。壓力測試：性能拐點以上的測試。

1.并發(fā)測試的意義主動的負載和壓力測試可避免出現(xiàn)意外情況，從而確保網(wǎng)站在高負載的情況下仍能正常運轉。5.2.2并發(fā)性能測試

Slide905February20235．2負載壓力測試

2.并發(fā)測試的好處（1）可預測成本和預算成本；（2）避免花費高昂的費用來補救以前存在的問題；（3）更精確地預測可擴展性；（4）提高網(wǎng)站性能。

3.并發(fā)測試的目標（1）評價系統(tǒng)的當前性能；

（2）預測系統(tǒng)的未來性能；

（3）找到瓶頸問題。

5.2.2并發(fā)性能測試

Slide1005February20235．2負載壓力測試

4.負載測試負載測試是在特定運行環(huán)境下對被測對象施以大用戶量，檢查CUP負載、內存使用、響應時間等影響系統(tǒng)性能的指標通過軟件工具創(chuàng)建虛擬用戶，模仿典型的操作行為。在虛擬用戶開展活動的期間，控制臺將記錄服務器的反應時間，提供給測試人員進行分析。

5.2.2并發(fā)性能測試

Slide1105February20235．2負載壓力測試

5.壓力測試壓力測試是在特定運行環(huán)境下長期連續(xù)運行被測軟件，并施加一定的負載（并發(fā)、多用戶、多重循環(huán)），檢查內存使用、系統(tǒng)響應時間等影響系統(tǒng)性能的指標。（1）穩(wěn)定性壓力測試；（2）破壞性壓力測試。壓力測試的目的是發(fā)現(xiàn)在什么條件下系統(tǒng)的性能變得不可接受，并通過對應用程序施加越來越大的負載，直到發(fā)現(xiàn)應用程序性能下降的拐點。5.2.2并發(fā)性能測試

Slide1205February20235．2負載壓力測試

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

Slide1305February20235．2負載壓力測試

疲勞強度對系統(tǒng)而言也是一種負載，其關注的重點是系統(tǒng)經(jīng)過長時間運行后的狀態(tài)。主要暴露的問題有內存泄露、資源爭用等。 疲勞強度測試是在系統(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)運行，檢查系統(tǒng)性能指標和資源占用情況。（1）日常業(yè)務疲勞強度模擬；（2）高峰業(yè)務疲勞強度模擬。

5.2.3

疲勞強度測試

Slide1405February20235．2負載壓力測試

1.大數(shù)據(jù)量測試類型

（1）獨立數(shù)據(jù)量測試；（2）綜合數(shù)據(jù)量測試

。

2.自動生成大數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)量測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。對于特定的系統(tǒng)，可以自行開發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)生器和自動并發(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、類型轉換、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)遷移。5.2.4大數(shù)據(jù)量測試

Slide1505February20235．2負載壓力測試

1.制定測試計劃

（1）定義測試目標■以可度量的指標作為測試目標；■確定測試時間；（2）定義測試范圍■定義性能度量的范圍； ■定義虛擬用戶（VUser）。5.2.5負載壓力測試實施

Slide1605February20235．2負載壓力測試

2.分析測試需求

（1）分析應用程序■連接到系統(tǒng)的用戶數(shù)量；■客戶機的硬件配置情況；■Web服務器和數(shù)據(jù)庫服務器的性能；■客戶機與服務器之間的通信方式； ■分析任務分布情況。5.2.5負載壓力測試實施

Slide1705February20235．2負載壓力測試

2.分析測試需求

（2）測試需求的內容■測試對象；■系統(tǒng)配置；■應用系統(tǒng)軟件結構。 （3）測試強度估算測試強度估算：按照80～20原理,每個工作日中80%的業(yè)務量在20%的時間內產(chǎn)生的,計算出應當施加的測試強度。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide1805February20235．2負載壓力測試

（3）測試強度估算例：每年的業(yè)務量主要集中在8個月，每個月有20個工作日，每天有8小時工作時間。每天有80%的業(yè)務量是在1.6小時內處理的。假定全年業(yè)務處理量為100萬筆，系統(tǒng)要求按2倍日常業(yè)務量進行測試。年請求數(shù)：（100×15%×7+100×70%×5+100×15%×3）×2=1000萬/年日請求數(shù)：1000×160=6.25萬/日秒請求數(shù)：（62500×80%）

/1.6×3600=8.68次/秒5.2.5負載壓力測試實施

Slide1905February20235．2負載壓力測試

3.設計測試案例

（1）測試策略 （2）案例設計5.2.5負載壓力測試實施

案例名稱并發(fā)數(shù)量網(wǎng)絡環(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)庫記錄數(shù)，每個虛擬用戶循環(huán)執(zhí)行3次。Slide2005February20235．2負載壓力測試

3.設計測試案例

（3）測試內容 一般包括并發(fā)性能、疲勞強度、大數(shù)據(jù)量等。

4.準備測試環(huán)境（1）測試環(huán)境的基本原則■滿足軟件運行最低要求；■選擇與被測系統(tǒng)一致的操作系統(tǒng)和運行環(huán)境；■采用相對獨立的測試環(huán)境；■系統(tǒng)內無病毒。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide2105February20235．2負載壓力測試

4.準備測試環(huán)境（2）負載壓力測試環(huán)境的注意事項■如果是完全真實環(huán)境，要考慮測試對現(xiàn)有業(yè)務的影響■如果是模擬真實環(huán)境，必須先考慮服務器、數(shù)據(jù)庫、中間件的真實，施加大數(shù)據(jù)量，后考慮客戶機的真實性；■配置與業(yè)務相關的測試環(huán)境；■測試環(huán)境中應包括對交互操作的支持；■測試環(huán)境中應包括安裝、備份和恢復過程。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide2205February20235．2負載壓力測試

5.準備測試工具（1）模擬多個客戶機；（2）能夠編輯、執(zhí)行腳本程序；（3）支持會話或cookies；（4）可以配置用戶數(shù)量；（5）延時時間；（6）隨機選擇交互數(shù)據(jù)；（7）運行狀態(tài)報告；（8）導出測試結果；（9）提供測試分析工具。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide2305February20235．2負載壓力測試

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

7.

手工編寫測試腳本“Web服務器通用性能測試系統(tǒng)”這個系統(tǒng)不僅能夠測試靜態(tài)HTML頁面的響應時間，而且能夠模擬真實運行情況，測試動態(tài)網(wǎng)頁（ASP、PHP、JSP）的響應時間，為服務器性能優(yōu)化和調整提供依據(jù)。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide2405February20235．2負載壓力測試

7.

手工編寫測試腳本“Web服務器通用性能測試系統(tǒng)”,主要由三部分組成：（1）性能測試數(shù)據(jù)；（2）性能測試程序；（3）性能測試結果。在實際運行的Web應用系統(tǒng)中，用戶訪問頁面時傳遞的query字符串里的參數(shù)是不同的。為了逼真地模擬實際情況，測試系統(tǒng)應當在特定時間段內向待測頁面同時發(fā)送多個請求，每個請求的query參數(shù)互不相同。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide2505February20235．2負載壓力測試

7.

手工編寫測試腳本5.2.5負載壓力測試實施

讀URL信息讀數(shù)據(jù)文件并發(fā)進程1發(fā)送請求計時開始接收響應計時結束下一會話測試系統(tǒng)并發(fā)進程2。。。并發(fā)進程nSlide2605February20235．2負載壓力測試

7.

手工編寫測試腳本用戶訪問Web需要發(fā)送URL，信息格式是純文本。 GEThttp://host:port/path/filename?xxx=@1@&@2@測試程序可以開設n個進程，每個進程可以串行地開設m個會話，每個會話模擬一個用戶，按照訪問Web的URL格式，從數(shù)據(jù)文件中讀取參數(shù)，發(fā)出Web訪問請求。同時，程序開始計時，直到系統(tǒng)響應，停止計時，統(tǒng)計接收的字節(jié)數(shù)，保存測試結果，本次會話結束。進入下一個新的會話，如此循環(huán)m次。5.2.5負載壓力測試實施

Slide2705February20235．2負載壓力測試

5.2.5負載壓力測試實施

主程序讀入數(shù)據(jù)文件形成二維數(shù)組讀URL信息子進程等待統(tǒng)計結果…子進程打開Socket從二維數(shù)組中讀取隨機數(shù)執(zhí)行Session…記錄輸出關閉Socket單個Session生成請求字符串，開始計時連接Web服務器超時嗎停止計時，計算總連接時間和接收字節(jié)數(shù)結果保存，超時為-1Slide2805February20235．2負載壓力測試

8.

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

（2）編輯增強腳本；（3）配置運行時設置；（4）以獨立模式運行Vuser腳本。5.2.5負載壓力測試實施

Slide2905February20235．2負載壓力測試

9.場景制定（1）創(chuàng)建Vuser組；

（2）配置Vuser；（3）配置Vuser運行時設置；（4）配置負載生成器。

10.執(zhí)行測試（1）運行場景；（2）查看Vuser；（3）監(jiān)視場景。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide3005February20235．2負載壓力測試

11.結果評估與測試報告（1）交易處理性能

■

并發(fā)用戶數(shù)量

；

■

交易響應時間；

■

交易通過率；

■

吞吐量。（2）資源占用性能

■

服務器操作系統(tǒng)占用資源；

■

數(shù)據(jù)庫資源占用；

■

中間件資源占用。

5.2.5負載壓力測試實施

Slide3105February20235．2負載壓力測試

1.單一類型操作的響應時間過長

（1）數(shù)據(jù)庫負載過重；（2）糟糕的數(shù)據(jù)庫設計；（3）事務粒度過大；（4）批處理任務量過大。

2.并發(fā)處理能力差應用系統(tǒng)在執(zhí)行同一類型事務的多個實例時，不能獲得與執(zhí)行實例數(shù)量相當?shù)耐掏铝?，而是大大低于理論值?.2.6數(shù)據(jù)庫服務器性能問題及原因分析Slide3205February20235．2負載壓力測試

3.鎖沖突嚴重

（1）資源鎖定導致事務處理超時

■批任務的長時間資源鎖定影響其他獨立事務處理，導致超時；

■大粒度事務處理在并發(fā)執(zhí)行的實例較多，造成超時；

■鎖資源沒有被釋放，導致超時。5.2.6數(shù)據(jù)庫服務器性能問題及原因分析Slide3305February20235．2負載壓力測試

3.鎖沖突嚴重

（2）數(shù)據(jù)庫死鎖

■互斥條件：一個資源被分配給特定的資源；

■持有并等待條件：被授權持有資源的進程還可以申請新的資源；

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

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

5.2.6數(shù)據(jù)庫服務器性能問題及原因分析Slide3405February20235．3網(wǎng)絡性能測試

（1）吞吐量

吞吐量是指被測設備或系統(tǒng)在不丟包的情況下能夠達到的最大包轉發(fā)速率。 （2）丟包率

由于資源缺乏而未轉發(fā)的包與擬傳輸包總數(shù)的比例。 （3）網(wǎng)絡延時

系統(tǒng)在有負載的條件下轉發(fā)數(shù)據(jù)包所需要的時間。5.3.1網(wǎng)絡性能測試指標

Slide3505February20235．3網(wǎng)絡性能測試

（4）響應時間

從發(fā)出請求到獲得響應所花費的時間。影響響應時間的因素有很多，如網(wǎng)段的負荷、網(wǎng)絡主機。 （5）網(wǎng)絡帶寬容量 網(wǎng)絡帶寬容量指的是在網(wǎng)絡的兩個節(jié)點之間的最大可用帶寬。這是由組成網(wǎng)絡的設備能力所決定的。 （6）網(wǎng)絡利用率

網(wǎng)絡被使用的時間與總時間（被使用的時間+空閑的時間）的比例。

5.3.1網(wǎng)絡性能測試指標

Slide3605February20235．3網(wǎng)絡性能測試

（1）吞吐量測試方法

吞吐量測試通常在一對端口上進行，以最大速度在設