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  • 性能测试基础知识

    1、什么是性能测试?

    2、不同角色对性能测试的关注点?

    3、什么是压力测试?什么是负载测试?区别是?

    4、性能测试的常用术语

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    1、什么是性能测试?

    性能测试是指被测系统,在一定的负载下运行,监控系统的各项指标,是否符合需求(指标,指的CPU,内存,事务响应时间,等)如果不符合,就发现了系统的性能瓶颈

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    2、不同角色对性能测试的关注点?

    用户视角

        响应时间

    管理员的视角

        响应时间

        系统状态相关的信息

    开发的视角

        响应时间

        扩展性

        性能瓶颈

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    3、什么是压力测试?什么是负载测试?区别是?

    负载测试
    模拟实际软件系统所承受的负载条件的系统负荷,通过不断加载(如逐渐增加模拟用户的数量)或其它加载方式来观察不同负载下系统的响应时间和数据吞吐量、系统占用的资源(如CPU、内存)等,以检验系统的行为和特性,以发现系统可能存在的性能瓶颈、内存泄漏、不能实时同步等问题。负载测试更多地体现了一种方法或一种技术。

    压力测试
    是在**强负载(大数据量、大量并发用户等)**下的测试,查看应用系统在峰值使用情况下操作行为,从而有效地发现系统的某项功能隐患、系统是否具有良好的容错能力和可恢复能力。压力测试分为高负载下的长时间(如24小时以上)的稳定性压力测试和极限负载情况下导致系统崩溃的破坏性压力测试。

    压力测试可以被看作是负载测试的一种,即高负载下的负载测试,或者说压力测试采用负载测试技术。通过压力测试,可以更快地发现内存泄漏问题,还可以更快地发现影响系统稳定性的问题。例如,在正常负载情况下,某些功能不能正常使用或系统出错的概率比较低,可能一个月只出现一次,但在高负载(压力测试)下,可能一天就出现,从而发现有缺陷的功能或其它系统问题。通过负载测试,可以证明这一点,某个电子商务网站的订单提交功能,在10个并发用户时错误率是零,在 50个并发用户时错误率是1%,而在200个并发用户时错误率是20%。
    负载测试是为了发现系统的性能问题,负载测试需要通过系统性能特性或行为来发现问题,从而为性能改进提供帮助,从这个意义看,负载测试可以看作性能测试的一部分。但它们两者的目的是不一样的,负载测试是为了发现缺陷,而性能测试是为了获取性能指标。因为性能测试过程中,也可以不调整负载,而是在同样负载情况下改变系统的结构、改变算法、改变硬件配置等等来得到性能指标数据,从这个意义看,负载测试可以看作是性能测试所属的一种技术,即性能测试使用负载测试的技术、使用负载测试的工具。性能测试要获得在不同的负载情况下的性能指标数据。
    通过负载测试和压力测试都可以获得系统正常工作时的极限负载或最大容量。容量测试,自然也是采用负载测试技术来实现,而在破坏性的压力测试中,容量的确定可以看作是一种副产品——间接结果。

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    简单总结如下,
    负载测试是通过改变系统负载方式、增加负载等来发现系统中所存在的性能问题。负载测试是一种测试方法,可以为性能测试、压力测试所采用。
    性能测试是为获取或验证系统性能指标而进行测试。多数情况下,性能测试会在不同负载情况下进行。
    压力测试通常是在高负载情况下来对系统的稳定性进行测试,更有效地发现系统稳定性的隐患和系统在负载峰值的条件下功能隐患等。
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    4、性能测试的常用术语

    负载

    对被测系统不断施加压力,直到性能指标超过预期或某项资源使用达到饱和,以验证系统的处理极限,为系统性能调优提供依据;

    并发

    ①狭义上的并发:所有用户在同一时间点进行同样的操作,一般指同一类型的业务场景,比如1000个用户同时登陆系统;

    ②广义上的并发:多个用户与系统发生了交互,这些业务场景可以是相同的也可以是不同的,交叉请求和处理较多;

    压力

    系统在一定饱和状态下,例如CPU、内存等饱和情况下,系统能够处理的会话能力,以及系统是否会出现错误

    特点:主要目的是检查系统处于压力情况下应用的性能表现,重点在于有无出错信息产生,系统对应用的响应时间等

    事务

    性能测试中,事务指的是从端到端,一个完整的操作过程,比如一次登录、一次筛选条件查询,一次支付等;

    吞吐量

    指在一次性能测试过程中网络上传输的数据量的总和,也可以这样说在单次业务中,客户端与服务器端进行的数据交互总量;

    对交互式应用来说,吞吐量指标反映服务器承受的压力,容量规划的测试中,吞吐量是重点关注的指标,它能够说明系统级别的负载能力,另外,在性能调优过程中,吞吐量指标也有重要的价值;

    吞吐量和负载之间的关系

    ①上升阶段:吞吐量随着负载的增加而增加,吞吐量和负载成正比;

    ②平稳阶段:吞吐量随着负载的增加而保持稳定,无太大变化或波动;

    ③下降阶段:吞吐量随着负载的增加而下降,吞吐量和负载成反比;

    总结:吞吐量干不过负载!!!

    如下图所示:

    a1面积越大,说明系统的性能能力越强,a2面积越大,说明系统稳定性越好,a3面积越大,说明系统的容错能力越好(啧啧,图有点丑。。。)

    吞吐率

    吞吐量/传输时间,即单位时间内网络上传输的数据量,也可以指单位时间内处理客户请求数量,它是衡量网络性能的重要指标。

    通常情况下,吞吐率用“字节数/秒”来衡量,当然,也可以用“请求数/秒”和“页面数/秒”来衡量;

    TPS

    Transaction Per Second:每秒事务数,指服务器在单位时间内(秒)可以处理的事务数量,一般以request/second为单位;

    PS:看到很多博客或性能测试人员将QPS和TPS混为一谈,个人认为,他们是以测试结果的统计得到该结论的;

    QPS是查询,而TPS是事务,事务是查询的入口,也包含其他类型的业务场景,因此QPS应该是TPS的子集

    QPS

    Query Per Second:每秒查询率,指服务器在单位时间内(秒)处理的查询请求速率;

    PS:TPS和QPS都是衡量系统处理能力的重要指标,一般和并发结合起来判断系统的处理能力;

    PV

    Page View:页面浏览量,通常是衡量一个页面甚至网站流量的重要指标;

    细分的话,有独立访问者数量、重复访问者数量、单独页面访问数量、用户停留时间等类型;

    RT/ART

    Response Time/average Response Time:响应时间/平均响应时间,指一个事务花费多长时间完成;

    一般来说,性能测试中平均响应时间更有代表意义。细分的话,还有最小最大响应时间,50%、90%用户响应时间等;

    Thinking Time

    思考时间,在性能测试中,模拟用户的真实操作场景。用户操作的事务与事务之间是有一定间隔的,引入这个概念是为了并发测试(有交叉业务场景)时,业务场景比率更符合真实业务场景;

    连接池

    连接池是一个进程,多个连接在一个进程中存储、管理,它是共享、可复用的;

    当客户端发起请求,先检查是否有闲置连接,如果有,则分配该连接给其使用;如果没有,则请求进入等待队列(等待空闲连接分配,这个取决于调度配置)或新建一个连接对象供其使用

    (取决于连接池有多少连接以及允许的最大连接数);

    每次客户端发起请求,如果都新建连接,会消耗很多的资源,连接池的存在及其特性,减少了连接的建立所消耗的资源以及节省了很多连接创建时间,给系统提供了更好的伸缩性,也有助于

    服务器性能的提升。

    关于连接池中线程的状态,可参考此篇博客:https://my.oschina.net/cctester/blog/991744

    标准方差

    各数据偏离平均数的距离(离均差)的平均数,它能反应一个数据集的离散程度。离散程度越大,数据越不可靠;

    性能测试中引入这个术语,是为了对高峰期、平缓期的系统响应时间分布,不同业务场景的响应时间分布,以及I/o数在时间段上的分布等情况进行分析,以判断系统的稳定性。

    资源使用率

    如下图所示,资源指标与硬件资源消耗直接相关,而系统指标则与用户场景及需求直接相关:

    资源指标:

    CPU使用率:指用户进程与系统进程消耗的CPU时间百分比,长时间情况下,一般可接受上限不超过85%;

    内存利用率:内存利用率=(1-空闲内存/总内存大小)*100%,一般至少有10%可用内存,内存使用率可接受上限为85%;

    磁盘I/O: 磁盘主要用于存取数据,因此当说到IO操作的时候,就会存在两种相对应的操作,存数据的时候对应的是写IO操作,取数据的时候对应的是是读IO操作,一般使用% Disk Time

            (磁盘用于读写操作所占用的时间百分比)度量磁盘读写性能;

    网络带宽:一般使用计数器Bytes Total/sec来度量,其表示为发送和接收字节的速率,包括帧字符在内;判断网络连接速度是否是瓶颈,可以用该计数器的值和目前网络的带宽比较;

    系统指标:

    并发用户数:单位时间内与系统发生交互的用户数;

    在线用户数:某段时间内访问系统的用户数,这些用户并不一定同时向系统提交请求;

    平均响应时间:系统处理事务的响应时间的平均值;事务的响应时间是从客户端提交访问请求到客户端接收到服务器响应所消耗的时间;

    事务成功率:性能测试中,定义事务用于度量一个或者多个业务流程的性能指标,如用户登录、保存订单、提交订单操作均可定义为事务,单位时间内系统可以成功完成多少个定义的事务,

              在一定程度上反应了系统的处理能力,一般以事务成功率来度量;

    超时错误率:主要指事务由于超时或系统内部其它错误导致失败占总事务的比率;

    十年太长,只争朝夕
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