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测试开发(8)性能测试概述(定义、常见性能问题、性能好坏体现、为什么要进行性能测试? 与功能测试的区别、实施流程、分析性能测试需求、常见性能指标、概念和术语介绍、模型、性能测试方法介绍、性能测试实施)_为当前的性能水平建立基线,以便在后续的变更(优化或改造)后评估性能的提升或下降

为当前的性能水平建立基线,以便在后续的变更(优化或改造)后评估性能的提升或下降

接上次博客:测试开发(7)自动化测试之Junit框架(框架解析、引入依赖、常用的注解、测试用例执行顺序、参数化、测试套件、JUnit的断言、博客系统完善——自动化测试代码)-CSDN博客

目录

什么是性能测试?

常见的性能问题

性能好坏的体现 

为什么要进行性能测试? 

性能测试与功能测试的区别

性能测试实施的流程

分析性能测试需求

关键性能指标分析

关键业务分析

常见的性能指标

衡量软件性能的四个维度

 WHERE:(关注领域)

WHEN:(何时测试)

概念和术语介绍

并发用户数

响应时间/平均响应时间(RT/ART)

事务响应时间(Transaction Reponse Time)

每秒事务通过数(Transaction Per Second)

点击率(Hit Per Second) 

吞吐量(Throughput)

吞吐率

思考时间(Think Time)

资源利用率

性能测试模型

曲线拐点模型

地铁模型

性能测试方法介绍

代码级别的性能测试

基准性能测试

并发测试(Load Testing)

负载性能测试

压力测试(StressTesting)

基准性能测试、负载性能测试和压力性能测试

配置测试(ConfigurationTesting)

性能测试实施与管理


什么是性能测试?

性能测试是测试人员利用性能测试工具,模拟各种场景,观察指标是否符合预期。它是一种软件测试的方法,用于评估计算机系统、应用程序或其他软件系统在特定条件下的性能表现。性能测试的主要目的是测量和分析系统在不同负载和压力条件下的响应速度、吞吐量、资源利用率以及稳定性等性能指标。

通过性能测试,测试人员可以模拟实际应用场景下的用户行为,如多用户同时访问、高并发请求、大数据量处理等,以验证系统在各种情况下的性能表现。性能测试可以帮助发现系统的性能瓶颈、验证系统的可扩展性,并提供优化建议,以确保系统能够在设计要求范围内以高效、稳定的方式运行。

在性能测试过程中,测试人员通常会设置不同的负载条件,包括正常负载、峰值负载和逐渐增加负载等,以评估系统在不同压力下的性能表现。通过收集和分析性能测试数据,测试人员可以识别潜在的性能问题,并提出改进建议,以优化系统的性能和稳定性。性能测试是保障软件质量和用户体验的重要环节之一。

在性能测试过程中,发现的软件缺陷通常被称为"性能瓶颈"。这些性能瓶颈可能是由于代码实现、系统设计或资源限制等方面的问题导致的性能不佳。与传统的软件 bug 不同,性能瓶颈更多地关注系统在特定负载条件下的性能问题。

当开发团队针对性能测试中发现的性能瓶颈进行修改时,通常不会称之为"修复 bug" 或 "修复瓶颈",而是称为"性能优化"。性能优化旨在改进系统的性能表现,通常涉及对代码、数据库查询、算法等方面的调整和优化,以提高系统在面对负载时的响应速度、吞吐量和稳定性。性能优化的目标是确保系统能够满足性能需求,并且在实际运行中能够以高效且稳定的方式运行。

性能测试的主要目的包括:

  1. 评估系统性能: 测试系统在特定条件下的性能表现,如响应时间、吞吐量等,以确保系统在设计要求范围内运行。
  2. 发现性能瓶颈: 发现系统在何种条件下会出现性能瓶颈,即影响系统性能的主要因素,如网络延迟、数据库响应时间等。
  3. 验证扩展性: 评估系统在不同负载和规模下的扩展性,以确定系统是否能够处理未来的增长需求。
  4. 确认稳定性: 确保系统在长时间运行和持续负载下的稳定性和可靠性,避免出现崩溃或性能下降的情况。
  5. 优化性能: 提供性能数据和指标,帮助开发团队识别和解决系统中存在的性能问题,以改进系统的性能表现。

性能测试通常涉及模拟用户活动、负载和压力,并对系统的性能指标进行测量和分析。常见的性能测试类型包括负载测试、压力测试、并发测试、基准测试等,每种测试类型都侧重于评估系统在不同条件下的性能特征。

常见的性能问题

常见的性能问题主要涉及系统内部以及软件代码的实现。

以下是一些常见的性能问题:

  1. 资源泄漏:资源泄漏包括内存泄漏等,这可能是由于未正确释放资源导致的。例如,未关闭数据库连接、文件句柄或网络连接等。

  2. 高 CPU 使用率:系统的 CPU 使用率达到 100% 可能会导致系统被锁定等问题。这可能是由于代码中存在高度消耗 CPU 资源的循环、递归或其他计算密集型操作所致。

  3. 线程死锁和阻塞:线程死锁和阻塞会导致系统变得越来越慢,因为资源被无限期地持有而无法释放。这可能是由于线程之间的竞争条件、资源争夺或不正确的同步操作所致。

  4. 查询速度慢:查询速度慢可能是由于数据库索引不正确、查询优化不足或者数据量过大等原因导致的。优化查询语句、增加索引、分页查询以及缓存数据等方法可以提高查询效率。

  5. 列表效率低:列表效率低可能是由于算法复杂度高、数据结构选择不当或者操作过多等原因导致的。使用更高效的算法和数据结构,避免不必要的遍历和操作可以提高列表效率。

  6. 受外部系统影响越来越大:随着系统对外部系统的依赖增加,其性能问题也可能受到外部系统的影响。例如,外部系统的响应时间变慢、接口变更或者网络延迟等都可能导致系统性能下降。在设计系统时,应该考虑到外部系统的可用性和性能,并采取相应的措施来应对这些问题,如设置超时、重试机制或者采用异步处理等。

性能好坏的体现 

软件性能好的体现:

  1. 快速响应时间:用户与软件交互时,软件能够迅速响应用户的操作请求,无明显的延迟感知。

  2. 高并发处理能力:软件能够同时处理多个用户请求,而不会因此导致性能下降或系统崩溃。

  3. 稳定性:软件在长时间运行中表现稳定,不容易出现崩溃、死锁或内存泄漏等问题。

  4. 资源利用率高:软件能够有效利用系统资源,如CPU、内存、网络带宽等,达到最佳的利用效率。

  5. 低资源消耗:软件运行时对系统资源的消耗较低,不会对其他应用程序或系统性能造成不利影响。

  6. 良好的可伸缩性:软件在面对不同规模的用户请求或数据量时,能够有效地扩展以保持稳定的性能表现。

软件性能坏的体现:

  1. 慢速响应时间:用户与软件交互时,出现明显的延迟或卡顿现象,导致用户体验不佳。

  2. 低并发处理能力:软件无法同时处理多个用户请求,导致用户等待时间过长或请求被拒绝。

  3. 频繁崩溃:软件容易出现崩溃、死锁或异常退出的情况,导致用户数据丢失或操作中断。

  4. 资源浪费:软件运行时占用大量系统资源,但并没有产生相应的价值或效果,导致资源浪费。

  5. 高资源消耗:软件运行时对系统资源的消耗过高,导致系统负载过重或其他应用程序运行缓慢。

  6. 扩展性差:软件无法有效扩展以适应不同规模的用户或数据量,导致在高负载情况下性能急剧下降。

  7. 不稳定:软件在长时间运行中频繁出现异常或崩溃,无法保持稳定的性能表现。

为什么要进行性能测试? 

为什么要进行性能测试?性能测试在软件开发和系统运维中扮演着至关重要的角色,其重要性体现在以下几个方面:

  1. 获取系统性能的指标,作为性能指标的基准:性能测试能够提供系统在不同条件下的性能数据,如响应时间、吞吐量、资源利用率等,作为性能指标的基准。这些指标对于评估系统的性能水平以及与预期性能目标的对比至关重要。

  2. 验证系统的性能指标是否达到要求:性能测试可以验证系统是否满足性能需求,包括处理预期用户负载、事务数量以及稳定性等方面。通过测试,可以评估系统在各种情况下的性能表现,确保其能够满足用户的期望和需求。(应用程序是否能够满足系统要求的各中性能指标、应用程序是否能处理预期的用户负载并有盈余能力、应用程序是否能处理业务所需要的事务数量、在预期和非预期的用户负载下,应用程序是否稳定、是否能确保用户在真正使用软件时获得舒服的体验)

  3. 发现系统的性能瓶颈和问题:性能测试有助于及早发现系统中存在的性能瓶颈、内存泄漏等问题。通过分析性能测试结果,可以识别和解决潜在的性能障碍,提升系统的稳定性和可靠性。

  4. 确定系统正常工作的最大容量:性能测试可以确定系统在正常工作情况下的最大容量,即系统能够处理的最大负载量。这有助于系统管理员和运维部门规划硬件配置、优化资源分配,以确保系统在高负载时仍能够保持稳定运行。

  5. 帮助系统运维部门更好地规划硬件配置:通过性能测试,系统运维部门可以了解系统的性能特征和需求,从而更好地规划硬件配置、优化系统架构,提升系统的可靠性和可扩展性。

综上所述,性能测试对于确保系统性能稳定、高效运行至关重要。通过全面的性能测试,可以及时发现和解决潜在的性能问题,提升系统的可靠性、可用性和用户体验,确保系统能够满足用户的需求并持续发展。

性能测试与功能测试的区别

性能测试与功能测试之间存在以下主要区别:

  1. 测试对象

    • 功能测试关注软件的功能是否符合预期,即在各种输入条件下,软件是否按照规格说明书或需求文档的要求正确执行。功能测试通常验证软件的各个功能模块是否按照设计实现,并检查用户界面的交互是否正常。
    • 性能测试则关注软件在特定负载条件下的性能表现,如响应时间、吞吐量、资源利用率等。性能测试不验证软件的具体功能实现,而是测试软件在不同压力和负载情况下的性能指标,以评估系统的性能水平。
  2. 测试方法

    • 功能测试通常由测试人员手动执行,通过模拟用户操作或输入数据来验证软件的各项功能。功能测试可以包括黑盒测试、白盒测试等不同的测试方法。
    • 性能测试通常借助专门的性能测试工具来进行,这些工具能够模拟大量用户并生成各种负载条件,以测试软件在不同压力下的性能表现。性能测试通常采用自动化的方式进行,并且需要进行大量的数据分析和统计。
  3. 测试目的

    • 功能测试的主要目的是验证软件的功能是否正确实现,以确保软件能够按照用户需求正常工作。功能测试通常关注软件的各个功能模块,以及用户界面的交互等方面。
    • 性能测试的主要目的是评估软件在不同负载条件下的性能表现,以确定系统的性能瓶颈、最大容量等关键性能指标。性能测试旨在发现系统的性能问题,并为性能优化提供依据。
  4. 测试环境

    • 功能测试通常在开发环境或测试环境中进行,测试人员可以直接访问软件的各个功能模块,并手动执行测试用例。功能测试通常不需要特殊的测试环境。
    • 性能测试通常需要在专门的性能测试环境中进行,测试人员使用性能测试工具模拟大量用户并生成各种负载条件,以测试软件在不同压力下的性能表现。性能测试通常需要进行大量的数据收集和分析,需要较高的测试环境配置。

综上所述,功能测试和性能测试虽然都是软件测试的重要环节,但它们的测试对象、测试方法、测试目的和测试环境等方面存在较大差异。功能测试主要关注软件的功能是否符合预期,而性能测试则关注软件在特定负载条件下的性能表现。

性能测试实施的流程

性能测试的实施流程通常包括以下步骤:

  1. 分析性能测试需求

    • 理解业务需求和系统性能需求,明确性能测试的目标和范围。
    • 收集系统架构、功能设计、用户量、并发用户数、响应时间等相关信息。
  2. 设计性能测试的场景

    • 根据性能测试需求,设计具体的性能测试场景,包括模拟用户行为、负载模型、测试数据等。
    • 确定性能测试的指标,如响应时间、吞吐量、并发用户数等。
  3. 开发性能测试场景和性能测试脚本

    • 根据设计的性能测试场景,开发相应的性能测试脚本,包括模拟用户行为、数据准备、负载生成等。
    • 使用性能测试工具或编写自定义脚本来实现性能测试场景。
  4. 执行性能测试

    • 在性能测试环境中执行性能测试脚本,模拟各种负载条件下的系统性能。
    • 监控系统的各项性能指标,如响应时间、CPU利用率、内存占用等。
  5. 分析性能测试报告

    • 收集和分析性能测试过程中的数据,生成性能测试报告。
    • 对性能测试结果进行评估和分析,发现系统的性能瓶颈和潜在问题。
  6. 优化和改进

    • 根据性能测试报告中发现的问题,优化系统性能,改进系统架构或代码实现。
    • 重新执行性能测试,验证优化效果,并持续改进系统的性能。
  7. 定位系统的性能瓶颈

    • 根据性能测试报告中的数据和分析结果,定位系统的性能瓶颈。
    • 使用性能监控工具或性能分析工具进一步深入分析系统的性能问题,确定解决方案。
  8. 持续监控和优化

    • 建立持续监控系统性能的机制,定期进行性能测试,持续跟踪系统性能的变化。
    • 根据性能监控数据和用户反馈,及时调整系统配置,优化系统性能。

分析性能测试需求

如何确定性能测试的需求?
我们可以从以下两个方面去确定系统性能测试的需求。

关键性能指标分析

关键性能指标分析是性能测试流程中至关重要的一步,它有助于确保性能测试的有效性和可验证性。

  1. 清晰定义性能指标

    • 在进行性能测试之前,必须明确并量化系统的性能需求,而不是模糊地描述。性能指标需要具体而清晰,以便后续的性能测试能够量化和度量。
    • 性能指标的定义应该基于实际数据和客户需求,例如响应时间、吞吐量、并发用户数等。
    • 这些性能指标的定义应该在项目开始阶段就被明确定义,以确保测试的目标清晰明确。
    • 举例来说:
      【例1】某电商交易系统,业务要求支持2亿用户(同一时刻1%的用户在线),每天支持2000万次交易量(交易 的时间集中在早上8点到凌晨2点),交易响应时间要求在1s中之内。
      此外,高峰期系统的处理能力要求是平均值的3倍;
      本地交易响应时间正常低于1s,在高峰时可以高于1s,但是要在3s内。
      正常及交易成功率100%,在高峰期不能低于99.9%
      这样的业务要求,作为测试人员,我们应该如何转化为可以性能测试可以验证的指标呢?
      (1)业务支持2亿用户 数据库要支持这个量级的数据存储。同时按1%的用户在线,那么意味着同时有200万用户在线,那系统就要支 持这个数量级用户的各种增删改查操作。
      (2)每天支持2000万次交易 根据题意,每天交易的时间在18小时,折算成每秒需要完成多少次交易,即20000000/(18*60*60)=309 次/s ......
  2. 预期性能指标值

    • 在进行性能测试之前,需要定义一组清晰明确的预期性能指标值作为测试的基准。这些值应该是根据系统需求、商业需求和技术需求等因素综合考虑后确定的。
    • 预期性能指标值是性能测试的基本要素之一,它们为性能测试提供了明确的目标和标准。
  3. 无法确定性能指标的情况处理

    对于全新的应用系统,可能无法准确确定性能指标。在这种情况下,可以采取以下方法:
    • 采用“2-5-10原则”:根据最终用户的体验和业务需求,采用常见的性能指标比例原则,如2秒内响应、5秒内加载、10秒内完成等。
    • 借鉴行业标准和竞品数据:参考行业标准和竞品的性能指标信息,以确定合适的性能指标。
    • 进行基准测试:通过对系统进行基准测试,收集性能指标数据,作为性能指标的参考值。
  4. 商业需求和技术需求

    • 商业需求:基本的商业需求是确保软件产品的性能至少不低于竞争对手的产品,甚至要优于竞品。商业需求是性能指标的一个重要参考点。
    • 技术需求:从技术角度审视系统的性能,例如CPU利用率、内存占用率等。技术需求通常基于系统的架构和设计,确保系统在技术上能够满足性能要求。
  5. 标准要求

    行业标准和规范定义了某些软件的性能指标,相关的软件必须遵守这些标准要求。性能测试的目标之一就是确保系统符合行业标准的性能要求,以保障软件质量和用户体验。

关键业务分析

在关键业务分析中,我们需要认识到系统问题的根源往往不在于整个系统的运行,而是源自某一特定环节的故障。同样,系统性能问题也是如此。只有在某些业务功能上出现性能问题时,整个系统才会受到影响。因此,系统的性能测试应该聚焦于这些关键业务功能。

根据帕雷托法则(Pareto Principle),系统中各个功能的使用频率不同。大约有20%的功能是最常用的,用户在80%以上的时间里都在使用这些功能。这些功能是性能测试中需要着重关注的对象。举例来说,对于像淘宝这样的购物平台,首页是用户访问量最高的页面,其次是搜索功能。用户输入关键字后,相关商品会根据人气、价格等排序并展示出来。

因此,在性能测试中,我们首先要了解哪些业务功能是用户最常使用的,以确定性能测试的关键业务功能。但仅凭功能的使用频率来确定关键业务是不够的。我们还需要考虑业务功能后面的计算量、耗时以及对系统资源的消耗。

以淘宝购物为例,虽然95%的用户会搜索商品,但只有5%的用户会提交订单并完成支付。提交订单和支付这两个功能的计算量更大,耗时更长,涉及较多相关数据的读写,并且支付还涉及外部接口(如支付宝)。因此,这两个功能成为我们性能测试的关键业务。

总之,确定性能测试的关键业务需要考虑业务功能的使用频率、计算量以及资源消耗程度。确定了关键业务后,我们可以针对这些关键业务设计测试用例,并开发基于这些关键业务的系统性能测试脚本。

当进行关键业务分析时,除了考虑功能的使用频率、计算量和资源消耗程度外,我们还应该考虑其他因素,以确保性能测试的全面性和准确性。

  1. 用户体验因素:关键业务功能的选择应该考虑到用户体验。例如,在一个社交媒体应用中,发布帖子和浏览内容可能是用户最频繁进行的操作,但如果这些功能的响应时间过长,会影响用户体验,可能导致用户流失。

  2. 特定场景下的关键业务:某些业务在特定场景下可能变得更加重要。例如,在电子商务平台上,促销活动期间的订单提交和支付可能是关键业务,因为在这段时间内系统会面临更高的负载压力。

  3. 数据安全性:关键业务功能可能涉及到用户的敏感数据,因此在性能测试中需要确保这些功能的数据安全性。例如,在银行应用中,转账和支付功能是关键业务,需要确保在高负载情况下数据不会丢失或泄露。

  4. 故障恢复和容错机制:一些关键业务功能可能需要特定的故障恢复和容错机制。例如,在在线支付系统中,如果支付过程中出现故障,系统应该能够及时恢复并保证用户的资金安全。

  5. 第三方依赖:一些关键业务可能依赖于外部服务或第三方API。在性能测试中,需要考虑这些依赖关系,并确保系统在与外部服务交互时的稳定性和可靠性。

  6. 地域性和时段性:关键业务功能的重要性可能会因地域和时段而异。例如,在不同的地区或时段,用户对某些功能的需求可能会有所不同,这需要在性能测试中进行考虑和区分。

  7. 未来扩展性:在选择关键业务时,还应该考虑系统未来的扩展性和发展方向。一些当前并不是关键业务的功能可能在系统发展过程中变得更加重要,因此需要在性能测试中留有余地。

进行关键业务分析时我们需要综合考虑多个因素,以确保性能测试的全面性和有效性,并为系统的稳定性和可靠性提供保障。

常见的性能指标

常见的性能指标如下:

  1. 系统/事务的平均响应时间:衡量系统对用户请求的响应速度,通常以毫秒(ms)为单位。较低的平均响应时间意味着系统响应速度更快,用户体验更好。

  2. 事务处理效率TPS(Transaction Per Second):表示系统在单位时间内能够处理的事务数量,通常以每秒完成的事务数为单位。高TPS意味着系统能够处理更多的请求,性能更好。

  3. 吞吐率:表示系统在单位时间内处理的总数据量或请求量。通常以每秒传输的数据量或请求量为单位。高吞吐率表示系统能够有效地处理大量的数据或请求。

  4. 每秒点击次数(Hits Per Second):用于衡量系统接收到的用户点击或请求的频率。较高的点击次数意味着系统受到了更多的用户访问,需要处理更多的请求。

  5. 服务器资源占用情况,内存和CPU使用率:监测服务器的资源利用情况,包括CPU使用率和内存使用率。高资源占用率可能导致系统性能下降或崩溃,因此需要及时监测和调整资源分配。

  6. 软、硬件配置是否合适(容量规划/硬件选型):评估系统的软、硬件配置是否足够支撑当前的业务需求,是否需要进行容量规划或调整硬件选型以提升性能。

以上指标可以帮助测试人员全面评估系统的性能表现,及时发现潜在的性能问题,并为系统性能优化提供依据。在关键业务的性能测试中,特别需要关注这些指标,以确保系统在关键业务下具备良好的性能表现。

衡量软件性能的四个维度

  1. 软件开发人员

    • 系统架构:评估系统的架构设计是否合理,是否符合系统的需求和规模。
    • 数据库设计:检查数据库设计是否存在问题,例如表结构是否合理、索引是否恰当等。
    • 算法:评估系统中核心算法的效率和性能,确保其能够高效地处理大量数据和复杂计算。
    • 设计和代码:审查系统中是否存在不合理的线程同步方式、资源竞争等问题,确保系统的设计和代码质量。
  2. 系统运维人员(操作系统、网络、服务器等等):

    • 资源利用率:监测应用服务器和数据库的资源使用情况,确保资源利用率合理。
    • 系统容量:评估系统最大支持的用户访问量和业务处理量,确保系统容量能够满足需求。
    • 系统稳定性:测试系统是否能够支持7x24小时的业务访问,保证系统稳定性和可靠性。
    • 系统可扩展性:评估系统是否能够实现水平或垂直扩展,确定系统性能瓶颈并提出优化建议。
  3. 用户

    • 主观响应时间:从用户在界面上发起操作到系统完全响应并展示结果的时间。越短越好,以提升用户体验。
    • 系统稳定性:用户关注系统是否稳定,避免因系统故障或崩溃导致的业务中断和数据丢失。
  4. 性能测试人员

    • 发现系统瓶颈:通过性能测试,发现系统中存在的性能瓶颈,如响应时间过长、吞吐量不足等。
    • 评估系统性能能力:确保性能测试的真实性和有效性,评估系统在不同负载下的性能表现,为性能优化提供依据。

 WHERE:(关注领域)

能力验证: 在能力验证领域,主要关注的是确认系统在给定的条件下是否能够达到预期的性能表现。这种应用场景是性能测试中最简单也是最常用的。通过模拟实际使用情况或特定负载条件,验证系统是否能够满足预期的性能要求。

规划能力: 规划能力领域与能力验证领域有所不同,其关注点在于确定系统应该如何才能具备期望的性能能力,或者在特定条件下系统可能具备怎样的性能能力。这种应用场景涉及到对系统架构、硬件配置、软件设计等方面的规划和优化,以达到预期的性能目标。

性能调优: 性能调优主要用于对系统性能进行优化,通过识别和解决性能瓶颈,提高系统的响应速度、吞吐量等性能指标。通常性能调优是一个持续的过程,涉及到在开发和测试阶段对系统进行优化,以确保系统在生产环境中具备良好的性能表现。

发现缺陷: 在发现缺陷的应用领域中,性能测试的主要目的是通过模拟高负载、大并发等场景,发现系统中存在的性能缺陷和潜在问题。这种应用场景帮助开发团队及时发现并解决系统中的性能问题,提高系统的稳定性和可靠性。

这些是关于性能测试的常见误区:

  1. 性能测试独立于功能测试: 这是一个常见的误解。性能测试不应该独立于功能测试,而是应该作为功能测试的一部分。性能测试应该覆盖系统的关键功能,并在各种负载条件下评估系统的性能表现。只有这样,才能全面评估系统在实际使用情况下的性能情况。

  2. 性能测试就是并发用户测试: 虽然并发用户测试是性能测试的一部分,但性能测试并不仅限于测试系统在并发用户下的性能表现。性能测试还涉及到诸如响应时间、吞吐量、资源利用率等方面的测试,以全面评估系统的性能能力。

  3. 在开发环境测试一下性能就可以了: 尽管在开发环境进行性能测试是有益的,但这并不能代表完整的性能测试。开发环境与生产环境可能存在许多差异,例如硬件配置、网络环境、数据量等。因此,必须在生产环境或尽可能接近生产环境的环境中进行性能测试,以确保测试结果的可靠性和准确性。

性能测试是一个复杂的过程,需要全面考虑系统的各个方面,并在不同阶段、不同环境下进行综合评估。只有这样,才能发现潜在的性能问题并提高系统的性能能力。

WHEN:(何时测试)

正确的性能测试应该在系统开发的早期阶段就开始,并贯穿整个软件开发生命周期,而不应该仅仅在其他测试完成后才进行一次性能测试。以下是正确的性能测试时间安排:

  1. 早期测试: 在系统设计和开发的早期阶段就应该进行一些基本的性能测试。这有助于发现早期的性能问题,验证初步设计的可行性,并在后续开发过程中进行及时的调整和优化。

  2. 功能开发阶段: 在系统功能开发的过程中,可以进行一些简单的性能测试,例如针对一些核心功能或模块进行性能测试。这有助于及早发现可能存在的性能瓶颈,并在功能开发过程中进行适当的优化。

  3. 集成测试阶段: 当系统各个功能模块集成完成之后,应该进行集成性能测试,以验证系统各个组件之间的集成是否会对整体性能产生影响。这有助于发现集成问题并进行及时修复。

  4. 功能稳定后: 当系统的功能基本稳定之后,即功能测试的后期阶段,应该进行深入的性能测试。这时可以模拟真实的使用场景和负载条件,全面评估系统的性能表现,并发现潜在的性能问题。

  5. 发布前: 在软件发布前,应该进行最后一轮的性能测试,以确保系统在生产环境中能够稳定运行,并满足用户的性能需求。这一阶段的性能测试通常会模拟生产环境,并进行压力测试等。

  6. 持续监测和优化: 性能测试不应该只是在特定阶段进行,而应该成为一个持续的过程。在系统上线后,应该持续监测系统的性能表现,并根据实际情况进行优化和调整,以确保系统始终保持良好的性能能力。

总之,正确的性能测试应该是一个持续的过程,贯穿于整个软件开发周期,并在不同阶段进行不同层次的测试,以确保系统的性能能够满足用户的需求。

误区: 性能测试在其他测试完成后,测试一下就可以了?

性能测试不应该被视为其他测试的“后补”或“附加项”:

  1. 性能测试不是一个独立的环节:性能测试应该被视为软件开发生命周期中的一个重要组成部分,而不是其他测试完成后的附加项。它应该在系统开发的各个阶段都有所体现。

  2. 性能问题可能影响其他测试:性能问题不仅会影响系统的性能表现,还可能会对系统的功能、稳定性等方面产生负面影响。因此,在其他测试完成后再进行性能测试可能会忽略性能问题对系统整体质量的影响。

  3. 及时发现和解决性能问题更为重要:及早发现和解决性能问题对于确保系统的性能能够满足用户需求至关重要。如果性能问题在其他测试完成后才被发现,可能会延误软件上线时间,增加修复成本,并且可能会对用户体验造成负面影响。

因此,我们正确的做法是将性能测试纳入软件开发的早期阶段,并贯穿整个开发生命周期,以确保系统在各个方面都具备良好的性能能力。

概念和术语介绍

性能测试是一项综合性的工作,旨在暴露系统可能存在的性能问题,并评估系统性能的趋势。通过性能测试,我们可以利用各种工具模拟大量用户操作,以验证系统在不同负载条件下的表现,发现潜在的性能瓶颈并进行分析和解决。此外,性能测试还能够发现系统性能的变化趋势,为未来系统的扩展和优化提供参考。

性能测试工作实质上是利用工具模拟大量用户操作,验证系统在不同负载条件下的性能表现。通过制定性能测试方案、执行测试用例并分析测试结果,我们能够验证系统的性能指标是否满足既定的性能要求。性能指标涵盖了系统各个方面的能力,例如系统的并发处理能力、响应时间、批量业务处理能力等等。通过评估这些性能指标,我们可以全面了解系统的性能表现,并及时发现和解决潜在的性能问题,以确保系统能够稳定、高效地运行。

并发用户数

并发是指在同一时间段内,系统或应用程序同时处理多个任务或请求的能力。在进行性能测试时,通常需要考虑并发用户数,即同时向服务器发送请求的用户数量,以及并发请求数,即同时向服务器发送的请求数量。

以下是一些与并发相关的条件和概念:

  1. 并发的条件

    • 同一时间段内存在多个任务或请求需要处理。
    • 这些任务或请求相互独立,彼此不会产生干扰。
    • 系统能够有效地同时处理这些任务或请求。
  2. 并发数

    • 并发数指的是在同一时间段内同时活动的任务或请求的数量。
    • 在性能测试中,通常通过控制并发数来模拟系统在不同负载下的表现。
  3. 系统用户数

    • 系统用户数是指系统中注册或有权限访问的用户总数。
    • 这些用户可能包括活跃用户和非活跃用户,例如注册用户或者已登录但不活跃的用户。
  4. 在线用户数

    • 在线用户数是指同时处于活跃状态、正在使用系统的用户数量。
    • 这些用户正在与系统进行交互,发送请求并接收响应。
  5. 并发用户数

    • 并发用户数是指在同一时间段内向系统发送请求的用户数量。
    • 这些用户可能是在线用户,也可能是虚拟用户,通过工具模拟发送请求。

需要注意的是,系统用户数和在线用户数是业务层面的概念,而并发用户数是针对后端服务器的概念。

在进行性能测试时,我们需要区分并考虑这些概念,以便更准确地评估系统的性能能力和承载能力。

  1. 系统用户数

    • 系统用户数是指系统中注册或具有访问权限的用户总数。
    • 例如,在BestTest论坛中,有6666个注册用户,无论他们是否活跃,都被视为系统用户。
    • 这些用户可能包括活跃用户和非活跃用户,例如注册用户或者已登录但不活跃的用户。
  2. 业务层面的并发用户数

    • 这是指在同一时间段内向服务器发送请求的用户数量,通常是从用户的业务操作层面来考虑的。
    • 例如,在BestTest论坛中,如果有100个用户同时登录并浏览帖子、发表评论或搜索话题,那么这100个用户就是业务层面的并发用户。
    • 这个指标可以帮助评估系统在面对实际用户使用时的负载能力。
  3. 后端服务器层面的并发用户数

    • 这是指在同一时间段内向服务器发送请求的请求数量,从服务器端的角度来看。
    • 例如,在BestTest论坛中,如果这100个用户同时发出了200个请求(浏览、评论、搜索等),那么后端服务器层面的并发用户数就是200。
    • 这个指标通常用于评估服务器的负载情况,以及系统的处理能力。

响应时间/平均响应时间(RT/ART)

从用户的角度来考虑,响应时间是评估系统性能的关键指标之一,它反映了完成某个操作所需的时间。

一般来说,响应时间是指从用户发出请求开始,到客户端接收完所有的字节数据所消耗的时间。在这个过程中,响应时间可以分为前端展示时间和系统响应时间两部分

  1. 前端展示时间: 前端展示时间是指客户端收到服务器返回的数据后,将页面内容渲染成可见页面所耗费的时间。这个时间包括了客户端浏览器对接收到的数据进行解析、布局、渲染的过程。前端展示时间直接影响着用户的视觉体验,较短的前端展示时间可以提高用户的感知速度和满意度。

  2. 系统响应时间: 系统的响应时间则涉及到了多个服务器之间的通信和处理请求的时间。这包括了与web服务器、应用服务器、数据库服务器等各种服务器之间的通信延迟、数据处理时间等。系统响应时间直接反映了系统的处理效率和性能稳定性。

所以,严格来说,响应时间应该包含两个层面的含义:一是用户主观感受的时间定义,二是技术层面的标准定义。在软件服务器端的性能测试中,通常采用的是技术层面的标准定义,即从请求发出到响应返回的整个过程所消耗的时间。而在前端性能评估中,则更倾向于采用用户主观感受的时间定义,即用户在发出请求后,感知到页面加载完成所需的时间。

用户响应时间:N1+A1+N2+A2+N3+A3+N4
请求响应时间:A1+N2+A2+N3+A3

因此,为了全面评估系统的性能,我们需要同时关注前端展示时间和系统响应时间,以便发现潜在的性能问题并优化系统性能。

事务响应时间(Transaction Reponse Time)

每秒完成的事务数是性能测试中的一个重要综合性能指标,通常指每秒成功完成的事务数量。在这里,一个事务指的是一组密切相关的子操作的组合,它代表了一个完整的业务操作。

举例来说,对于一笔电子支付操作,后台处理可能需要经过会员系统、账务系统、支付系统、银行系统等多个子系统的处理。每个子系统的处理都是这个支付事务中的一部分,它们共同完成了整个支付过程。而对于用户来说,他们往往只关注整个支付过程花费了多长时间,而不会分别关注每个子系统的处理时间。

因此,每秒完成的事务数可以用来衡量系统的处理能力和性能稳定性。它反映了系统在单位时间内能够成功处理的业务数量,对于评估系统的性能水平、负载能力以及系统的稳定性都具有重要意义。通过性能测试,我们可以确定系统能够支持的最大事务处理量,从而为系统的容量规划和优化提供参考依据。

每秒事务通过数(Transaction Per Second)

TPS(Transactions Per Second,每秒事务数)是衡量系统处理能力的重要指标。它表示系统在单位时间内能够成功处理的事务数量。当压力加大时,TPS曲线的变化趋势可以反映系统的性能表现,特别是在系统出现瓶颈时。

举例来说,考虑一个地铁检票系统,系统有10台进站检票的机器,每台机器每秒能够处理1个人的检票事务。如果并发用户数为5,则整个系统的TPS为5,因为每秒只有5个用户在进行检票操作。如果并发用户数增加到10,那么系统的TPS也会增加到10。然而,即使并发用户数增加到100,由于系统只有10台检票机器,每秒也只能处理10个人的检票事务,因此系统的TPS仍然保持在10。

这个例子说明了一个重要的概念:对于同一系统,存在一个最大处理事务能力,即系统的瓶颈。即使并发用户数增加,系统的TPS也不会超过其最大处理能力。当系统达到或接近瓶颈时,TPS曲线的变化将变得缓慢或平坦,这表明系统开始出现瓶颈,无法有效地处理更多的事务。因此,通过监测和分析TPS曲线的变化,可以及时发现系统的瓶颈,并采取相应的优化措施以提高系统的性能能力。

点击率(Hit Per Second) 

每秒点击数(Hits Per Second)是指用户每秒向Web服务器提交的HTTP请求的数量。它是衡量服务器负载和性能的重要指标之一。与实际的鼠标点击不同,一次点击可能会触发多个HTTP请求,例如加载网页内容、请求资源文件(如图片、CSS、JavaScript文件等)、发送表单数据等。

点击率越大,即每秒点击数越高,意味着服务器承载的请求量也越大,服务器的负载压力也随之增加。高点击率可能会导致服务器性能下降,响应时间延长,甚至出现服务不可用的情况。因此,对于网站或Web应用程序来说,维持适当的每秒点击数是至关重要的,以确保服务器能够稳定、高效地处理用户的请求。

通过监控每秒点击数,可以及时了解服务器的负载情况,并根据需要进行相应的优化和调整,以确保服务器能够满足用户的访问需求,提供良好的用户体验。

吞吐量(Throughput)

吞吐量是指用户每次请求和服务器之间的数据交互量。

在计算机领域中,吞吐量通常用来描述系统在单位时间内能够处理的数据量或者交互次数。对于Web服务器或者网络应用程序而言,吞吐量可以表示单位时间内处理的HTTP请求或者响应的数量。

吞吐量的计算可以针对不同的层面,包括整个系统、网络、应用程序等。在性能测试中,吞吐量是一个重要的性能指标,可以用来评估系统的性能承载能力和效率。较高的吞吐量意味着系统能够在单位时间内处理更多的请求,反映了系统的性能优势和稳定性。

通过监测吞吐量,我们可以及时发现系统的瓶颈和性能问题,为系统的优化和调整提供参考依据。因此,吞吐量作为衡量系统性能的重要指标,在软件开发、系统设计和性能优化等方面都具有重要意义。

吞吐率

吞吐率(Throughput)是衡量系统性能的重要指标之一,它表示在单位时间内系统处理的客户请求的数量。吞吐率直接反映了软件系统的性能承载能力,即系统在单位时间内能够处理的工作量大小。通常来说,吞吐率可以用多种单位来度量,其中常见的包括 Requests/second(每秒请求数)、Pages/Second(每秒页面数)、Bytes/Second(每秒字节数)等。

从业务角度来看,吞吐率可以用访问人数/天或处理的业务数/小时来衡量。例如,一个电商网站可能关心每天能够处理多少用户的访问请求,或者每小时能够完成多少订单处理等。这种衡量方式更直接地反映了系统在实际业务场景中的运行情况。

另外,从网络设置的角度来看,吞吐率也可以用字节数/天来衡量。这个指标主要关注系统在网络传输方面的性能,即系统在单位时间内能够传输的数据量大小。这对于网络设备的规划和优化具有重要意义。

总的来说,吞吐率作为衡量系统性能的指标,可以从多个角度来度量和理解,包括请求量、页面数、字节数等不同的单位,以全面评估系统的性能表现和承载能力。

思考时间(Think Time)

思考时间(Think Time)是指模拟正式用户在实际操作时的停顿间隔时间,也就是用户在进行操作时,每个请求之间的间隔时间。从业务的角度来看,思考时间是非常重要的,因为它反映了用户在使用系统时的真实行为模式。

在进行性能测试时,模拟的用户行为应该尽可能地接近真实用户的行为。而真实用户在使用系统时,不会连续不断地进行操作,而是会在每次操作之间有一定的停顿时间,用来思考下一步的操作、阅读页面内容、输入信息等。这个停顿间隔时间就是思考时间。

通过在性能测试中设置合适的思考时间,可以更真实地模拟用户行为,从而更准确地评估系统的性能。如果在性能测试中忽略了思考时间,模拟用户的操作将会过于机械化和不真实,无法反映出真实用户在使用系统时的操作模式和行为特点。

因此,考虑到思考时间对于性能测试的重要性,我们需要在性能测试脚本中合理设置思考时间,以确保性能测试结果的准确性和可靠性。

资源利用率

资源利用率是指不同系统资源的使用情况,包括CPU、内存、硬盘、网络等。它是衡量系统性能和健康状态的重要指标之一。

  1. CPU利用率:指CPU在单位时间内被使用的比例。高CPU利用率表明系统的处理器资源正在被充分利用,但如果达到100%,可能会导致系统性能下降和响应延迟。

  2. 内存利用率:指系统内存被使用的比例。高内存利用率可能会导致系统出现内存不足的情况,进而影响系统的性能和稳定性。

  3. 硬盘利用率:指硬盘存储空间被使用的比例。高硬盘利用率可能会导致磁盘I/O瓶颈,影响数据读写速度,甚至引起系统响应延迟。

  4. 网络利用率:指网络带宽被使用的比例。高网络利用率可能会导致网络拥塞,影响数据传输速度和系统的响应时间。

综合考虑各种资源的利用率可以帮助系统管理员和运维人员了解系统的整体运行情况,及时发现资源瓶颈和性能问题,并采取相应的优化措施。通过监控资源利用率,我们可以及时调整系统配置,提高系统的性能和稳定性,确保系统能够满足用户的需求。

性能测试模型

前面讲解了一些性能测试的概念和术语,现在我们来深入的理解一下。

曲线拐点模型

曲线拐点模型描述了系统性能随着并发用户数增加而变化的趋势。

对曲线拐点模型进行简要总结:

  1. X轴与Y轴定义:X轴代表并发用户数,Y轴代表系统性能指标,如资源利用率、吞吐量或响应时间。在X轴与Y轴区域从左往右分别是轻压力区、重压力区、拐点区。

  2. 轻压力区到重压力区:随着并发用户数的增加,系统在轻压力区时,响应时间变化不大,较为平缓。一旦进入重压力区,响应时间开始增长,表现出逐步增长的趋势。

  3. 重压力区到拐点区:进入重压力区后,吞吐量会逐步增加,但在达到一定程度后会逐渐趋于平稳。然而,一旦系统进入拐点区,吞吐量会急剧下降,表示系统已达到处理极限。

  4. 资源利用率的变化:随着并发用户数的增加,资源利用率逐步上升,最终达到饱和状态。

  5. 综合分析:综合考虑吞吐量、资源利用率和响应时间,随着并发用户数的增加,吞吐量与资源利用率会增加,而响应时间增加并不明显。这表明系统在轻压力区和重压力区处于较好的状态。然而,一旦系统进入拐点区,吞吐量与资源利用率会急剧下降,同时响应时间会急剧增长。这说明系统已经达到了最大并发用户数,超过这个点系统性能将会急剧下降甚至崩溃。

曲线拐点模型可以帮助我们理解系统在不同压力下的性能表现,并确定系统的最佳并发用户数和最大并发用户数,从而优化系统性能并确保系统的稳定运行。

地铁模型

地铁模型是一种精彩而生动的比喻,它将系统性能的理解与日常生活中乘坐地铁的经历相结合。通过这个模型,我们可以更加直观地理解系统在不同负载下的性能表现以及相应的应对策略。

首先,我们假设地铁站只有有限数量的刷卡机,代表着系统的资源。这些刷卡机在不同情况下能够承载的乘客数量有限,就像系统在不同负载下能够处理的请求数量一样。在人少的情况下,每位乘客可以快速刷卡进站,对应着系统在轻负载情况下的快速响应。但是,如果乘客数量突然增加,刷卡机可能会被占用,导致其他乘客需要等待,就像系统在重负载下会出现响应延迟一样。
不同场景下的乘客进站情况,也反映了系统在不同负载下的性能表现。例如,当乘客数量超过刷卡机数量时,就会出现排队等待的情况,这时系统需要根据先来后到原则来处理请求,从而增加了整体的响应时间。
另外,考虑到不同乘客的进站时间可能会受到各种因素的影响,比如包裹大小导致刷卡机堵塞,这也类似于系统中不同请求的处理时间不同。为了应对这种情况,可以提供不同类型的刷卡机,以增加系统的处理能力和带宽。
随着乘客数量的增加,原有的刷卡机可能无法满足需求,这时需要增加更多的刷卡机来增加进站速度,这相当于提升系统的吞吐量和连接数。
最后,在高峰时段,乘客数量激增,如果现有的措施已无法满足需求,就需要采取更多的措施来缓解拥堵,比如增加发车频率、增加车厢数量、增加线路等,以应对系统性能的极限挑战。

假设:

某地铁站进站只有3个刷卡机。

人少的情况下,每位乘客很快就可以刷卡进站,假设进站需要1s。

乘客耐心有限,如果等待超过30min,就暴躁、唠叨,甚至放弃。

  1. 场景一: 当只有一名乘客进站时,由于资源充足,这位乘客能够快速通过刷卡机进站,耗时1秒。此时,剩余的两台刷卡机空闲等待下一名乘客的到来。

  2. 场景二: 当有两名乘客进站时,每个乘客仍然可以在1秒内完成进站,因为此时已经利用了两台刷卡机,第三台仍然空闲。

  3. 场景三: 当有三名乘客同时进站时,每个乘客依然能够在1秒内完成进站,此时所有刷卡机都得到了充分利用。

  4. 场景四: 假设A、B、C三名乘客先到达,而D、E、F乘客稍后到达。由于先到的乘客优先通过,后到的乘客必须排队等待。因此,A、B、C乘客的进站时间为1秒,而D、E、F乘客的进站时间为2秒。

  5. 场景五: 如果一次来了9名乘客,其中3名的“响应时间”为1秒,3名为2秒(等待1秒+进站1秒),另外3名为3秒(等待2秒+进站1秒)。

  6. 场景六: 如果乘客携带大包,导致进站时间不同。通过提供两种类型的刷卡机,一种是正常宽度的,另一种是加宽的,能够加快拿大包乘客的进站速度。

  7. 场景七: 当进站的乘客数量逐渐增多,3台刷卡机已无法满足需求时,需要增加更多刷卡机以加快进站速度,这相当于提升系统的吞吐量和连接数。

  8. 场景八: 在上班高峰时段,乘客数量迅速增加,现有的进站措施无法满足需求,可能导致拥挤和堵塞。此时,需要采取多种措施,如增加发车频率、增加车厢数量、增加服务的线程、限流和分流等,以缓解压力并提升系统的处理速度。

地铁模型不仅形象生动地展示了系统在不同负载下的性能表现,而且为我们提供了一系列应对策略,帮助我们更好地优化系统性能并提升用户体验。

性能测试方法介绍

代码级别的性能测试

代码级别的性能测试是软件开发过程中的重要一环,它旨在在单元测试阶段就对代码的时间性能和空间性能进行必要的测试和评估。这一步骤的意义在于,通过在早期阶段发现和解决底层代码的效率问题,可以有效地避免这些问题在项目后期才被发现,造成开发成本的增加和项目进度的延迟。

在代码级别的性能测试中,开发人员会针对代码中的关键部分或可能影响性能的部分编写测试用例,并使用各种性能测试工具对其进行测试。这些测试旨在评估代码在处理不同负载情况下的性能表现,包括响应时间、吞吐量、资源利用率等指标。

时间性能测试主要关注代码的执行效率,包括函数或方法的执行时间、算法的时间复杂度等。通过对代码的时间性能进行测试,可以发现潜在的性能瓶颈和效率低下的代码片段,并及时进行优化,提高系统的整体性能。

空间性能测试则关注代码在内存和存储资源上的利用情况。通过评估代码的空间性能,开发人员可以发现内存泄漏、资源浪费等问题,并采取相应措施进行优化,提高系统的资源利用率和稳定性。

总的来说,代码级别的性能测试是保障软件质量和性能的重要手段之一。通过在早期发现和解决代码层面的性能问题,可以有效地提高系统的性能表现,降低后期维护和优化的成本,从而保证项目的顺利进行和用户体验的良好。

基准性能测试

性能基准测试是在系统的早期阶段进行的一种性能测试,旨在获得系统在标准配置下的性能指标数据,以建立一个性能基准。这个性能基准将作为将来性能改善的参考,帮助开发团队了解系统的性能水平,并在系统开发的较早阶段发现潜在的性能问题。

在系统的第一个版本开发过程中,由于研发团队可能对系统的性能水平尚不清楚,性能基准测试的目标是获取系统在典型负载下的性能数据,以便后续进行性能改进和优化。这种测试通常在系统的标准配置下进行,使用标准的测试工具和方法,模拟系统的典型使用场景,以评估系统的响应时间、吞吐量、资源利用率等性能指标。

通过性能基准测试,开发团队可以获得关于系统性能的定量数据,并建立一个可靠的性能基准。这个性能基准可以用来评估后续版本的性能改进效果,比较不同版本之间的性能差异,以及检测系统在不同负载下的性能变化。通过及时发现和解决性能问题,可以提高系统的性能表现,增强系统的稳定性和可靠性,从而提升用户体验和满足业务需求。

并发测试(Load Testing)

并发测试是一种针对系统的后端服务进行的测试方法,其主要目的是在同一时间内模拟多个用户或客户端同时发送请求到后端服务,以评估系统在并发情况下的行为表现。在并发测试中,所有用户或客户端在同一时刻发送请求,以观察系统在负载增加的情况下的性能、稳定性和可靠性。

通过并发测试,可以发现系统在高并发情况下可能出现的一些问题,例如资源竞争、死锁、性能瓶颈等。这些问题可能导致系统响应时间增加、请求超时、服务不可用等现象,严重影响系统的性能和用户体验。

在严格的并发测试中,所有用户或客户端几乎同时发送请求,这样可以模拟系统在高负载下的真实运行情况,更全面地评估系统的性能。测试人员通常会使用专业的性能测试工具来模拟并发请求,并收集系统的响应时间、吞吐量、错误率等性能指标,以便分析系统在不同负载下的表现,并及时发现和解决潜在的问题。

综上所述,并发测试是评估系统在高并发情况下性能表现的重要手段,能够帮助开发团队发现潜在的性能问题,并优化系统的性能,提高系统的稳定性和可靠性。

负载性能测试

负载性能测试是指在一定条件下对系统的性能进行评估,以确定系统在不同负载下的表现。负载性能测试旨在模拟实际使用场景中的负载情况,通过逐步增加系统的负载,观察系统在不同负载下的性能表现,以评估系统在面对真实用户需求时的稳定性、可靠性和性能水平。

在负载性能测试中,通常会使用各种工具和技术来模拟用户活动和系统负载,例如压力测试工具、负载发生器、自动化脚本等。测试人员会根据预先设定的场景和用例来逐步增加系统的负载,观察系统的响应时间、吞吐量、资源利用率等性能指标的变化情况。

负载性能测试的主要目的包括:

  1. 评估系统的性能极限:通过逐步增加负载,确定系统能够承受的最大负载水平,并找出系统的性能瓶颈点。

  2. 验证系统的稳定性:测试系统在高负载情况下的稳定性和可靠性,确保系统能够持续稳定地运行而不发生崩溃或异常。

  3. 优化系统性能:通过观察系统在不同负载下的性能表现,找出系统的性能瓶颈和优化空间,以改进系统的性能和效率。

  4. 规划系统容量:根据负载性能测试的结果,评估系统的容量规划和资源需求,为系统的部署和扩展提供依据。

总之,负载性能测试是确保系统能够在真实环境中满足用户需求的重要手段之一,可以帮助开发团队评估系统的性能水平,并采取相应的措施来优化系统性能。

压力测试(StressTesting)

压力测试是一种测试方法,其主要目的是验证系统在负载逐渐增加的情况下的性能表现和稳定性。通常,压力测试是针对系统的后端服务进行的,通过模拟大量用户并持续增加负载,来观察系统在高负载下的表现。其重点是发现系统在负载极限情况下的性能瓶颈和稳定性问题。

在压力测试中,测试团队会不断增加并发用户数或请求量,以模拟系统在不同负载下的行为。同时,监控系统的性能指标如吞吐量(TPS)、响应时间(RT)、CPU 使用率、内存使用率等,以便及时发现系统的性能瓶颈和潜在问题。

随着负载的持续增加,系统可能会逐渐接近或达到其负载极限,这时候性能指标可能会出现突然的变化,如响应时间急剧增加、吞吐量下降、CPU 和内存达到饱和等。这些变化往往是系统性能瓶颈的信号,可能表明系统已经无法承受更大的负载。

一旦系统出现负载极限,可能会出现系统崩溃、资源竞争、同步问题、内存泄漏等严重问题。此时,测试团队可以通过监控系统日志、分析堆栈跟踪等手段来定位和解决问题。另外,测试团队也会逐渐减少负载,观察系统是否能够自我恢复并恢复正常运行。

综上所述,压力测试是为了验证系统在高负载下的性能和稳定性,通过模拟负载极限情况来发现系统的性能瓶颈和潜在问题,以便及时采取措施进行优化和改进。

基准性能测试、负载性能测试和压力性能测试

基准性能测试、负载性能测试和压力性能测试是性能测试中常见的三种类型,它们各自有不同的目的和重点,但在性能测试的整体流程中又存在一定的关联。

  1. 基准性能测试

    • 定义:基准性能测试是在系统正常运行状态下对系统进行性能评估,以建立系统的性能基线。
    • 目的:主要用于确定系统在标准配置下的性能指标,作为将来性能改进的参考标准。
    • 方法:通常在系统的稳定版本中进行,不涉及大量负载和压力,旨在获取系统的基本性能数据,如响应时间、吞吐量等。
  2. 负载性能测试

    • 定义:负载性能测试是在逐步增加系统负载的情况下对系统进行性能评估,以模拟实际使用场景中的负载情况。
    • 目的:评估系统在不同负载下的性能表现,验证系统的稳定性和可靠性。
    • 方法:通过增加用户数量、并发请求或数据量等方式逐步加大系统负载,观察系统的性能指标的变化情况。
  3. 压力性能测试

    • 定义:压力性能测试是通过不断增加系统负载,以验证系统在长时间持续高负载下的稳定性和可靠性。
    • 目的:发现系统的性能瓶颈点和极限负载,评估系统在临界状态下的表现。
    • 方法:逐步增加系统负载,直至系统出现性能瓶颈或崩溃,观察系统的响应时间、吞吐量等性能指标的变化。

关联:

  • 这三种性能测试类型在性能测试的整体流程中存在关联和衔接。通常,基准性能测试是性能测试的起点,用于建立系统的性能基线;负载性能测试和压力性能测试则是在基准测试的基础上进行的,用于深入评估系统在不同负载下的性能表现和稳定性。
  • 负载性能测试和压力性能测试可以在基准性能测试之后进行,也可以作为基准性能测试的一部分来进行,以全面评估系统的性能特征。
  • 压力性能测试往往是在负载性能测试的基础上进行的,通过持续增加负载来验证系统的极限容量和稳定性,发现系统的性能瓶颈点。

配置测试(ConfigurationTesting)

配置测试(Configuration Testing)是一种评估系统在不同硬件和环境配置下性能表现的测试方法。系统的性能受到多种因素的影响,除了软件设计和实现外,还包括硬件配置和网络环境等。为了确保系统能够达到性能指标要求,需要对系统的配置进行调整和优化。

配置测试的主要步骤如下:

  1. 建立性能基线:首先,通过进行基准测试来建立系统的性能基线。基准测试旨在在当前配置下评估系统的性能指标,如吞吐量、响应时间等,并作为后续调整配置的参考依据。

  2. 调整配置:根据基准测试结果,对系统的硬件和环境配置进行调整。这可能涉及增加服务器数量、增加服务器集群规模、调整网络带宽、优化数据库配置、调整JVM参数等。通过调整配置,旨在提升系统的性能水平。

  3. 评估不同配置下的性能差异:在调整配置后,进行同样的性能基准测试,观察不同配置下系统性能的差异。这有助于找出特定压力模式下的最佳配置方案,以满足系统的性能需求。

在配置测试中,需要考虑的配置因素包括但不限于:

  • 操作系统的配置:操作系统的版本、内核参数设置等。
  • 应用服务器的配置:应用服务器的类型、版本、线程池配置等。
  • 数据库配置:数据库的类型、版本、缓存设置、连接池配置等。
  • JVM配置:Java虚拟机的堆内存、栈内存、垃圾回收算法等参数设置。
  • 网络环境的配置:网络带宽、延迟、吞吐量等。

通过配置测试,我们可以确定最佳的系统配置方案,以实现系统在不同负载下的稳定性和性能表现。

性能测试实施与管理

性能测试的实施与管理包括多个阶段和任务,以下是一般性能测试项目的主要流程:

  1. 性能测试前期准备:

    • 确定测试目标: 定义测试的具体目标,例如确定系统的吞吐量、响应时间和资源利用率等性能指标。
    • 收集需求和场景: 与业务方沟通,收集系统的需求和使用场景,了解用户行为模式和预期的负载模型。
    • 环境准备: 部署测试环境,包括硬件、软件和网络环境的搭建和配置,确保与生产环境尽可能相似。
    • 制定测试计划: 制定性能测试计划,包括测试范围、测试策略、测试资源和时间安排等。
  2. 测试工具引入:

    • 选择测试工具: 根据测试需求和技术要求,选择适合的性能测试工具,例如LoadRunner、JMeter、Gatling等。
    • 工具配置与定制: 针对具体的测试场景和需求,配置测试工具,并根据需要编写自定义脚本或插件。
  3. 测试方案:

    • 制定测试策略: 根据测试目标和场景,制定性能测试的策略和方法,确定测试的类型(负载测试、压力测试、稳定性测试等)和具体的测试方案。
    • 确定测试指标: 确定需要测量和监控的性能指标,如响应时间、吞吐量、并发用户数等。
  4. 测试设计与开发:

    • 脚本设计与开发: 基于测试方案和场景,设计并开发性能测试脚本,包括模拟用户行为和负载模型。
    • 数据准备: 准备测试数据,确保测试环境中的数据和生产环境尽可能一致。
  5. 测试执行与管理:

    • 执行测试: 在准备好的测试环境中执行性能测试,根据测试计划和脚本运行测试场景,并记录测试数据和日志。
    • 监控和调整: 实时监控测试过程中的性能指标和系统行为,根据实际情况进行调整和优化。
    • 风险管理: 管理测试过程中的风险和问题,及时解决并调整测试计划。
  6. 测试分析与调优:

    • 性能数据分析: 对测试结果进行数据分析,评估系统的性能表现,识别性能瓶颈和优化空间。
    • 性能调优: 根据分析结果,针对性能瓶颈进行调优和优化,包括代码优化、系统配置调整等措施。
  7. 测试报告:

    • 撰写测试报告: 汇总测试过程和结果,编写性能测试报告,包括测试目标、方法、结果分析和建议等内容。
    • 沟通和反馈: 将测试报告提交给相关利益方,进行沟通和反馈,提出改进建议和优化方案。
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