快速印刷管理系統自動化性能測試研究

王 巍，薛堯予，張輝

（國家圖書館 信息網絡部，北京 100081）

0 引言

快速印刷管理系統作為一種將IT軟件與數字印刷設備整合起來的系統，通常具有文獻印刷數據自由存取、按需印刷、圖文混排印刷、可變數據印刷、多批次重復印刷、各種厚度文獻的裝訂等功能。該系統能否最大限度地發揮了高速數碼印刷機的優勢？能否在多人同時操作情況下，不會出現系統崩潰、反應滯后等問題？能否全天候正常服務并同時保證印刷質量？這些系統性能問題，迫切需要通過性能測試來進行驗證，為系統的投入運行提供技術保證，從而解除用戶的憂慮，防患于未然。本文就此展開論述，以一個具有代表性的快速印刷管理系統為例，探討系統的性能測試工作。

圖1 測試過程

性能測試的過程大體分為三個階段：準備、執行和分析。此外，風險評估和控制貫穿整個測試過程始終（如圖1所示）。

1）準備階段：了解被測系統情況、測試范圍、性能需求等，準備測試環境、工具、用例、數據、腳本等。

2）執行階段：使用錄制好的腳本，通過場景模擬進行性能測試，同時收集監控數據。

3）分析階段：收集測試性能表現數據與日志，進行性能測試結果分析。

風險評估和控制：這里的風險包括測試過程中遇到的各種問題，如測試不能按計劃進行、測試工具出現問題、測試數據無法使用等，也包括測試執行后帶來的各種后果的風險，如生產數據被破壞、系統被壓垮等。應提前考慮到各個環節可能遇見的風險，同時提出規避風險的方法[1]。

1 測試準備

1）了解被測系統情況

圖2 快速印刷管理系統邏輯結構圖

此系統的硬件部分由Nuver a高速數碼印刷機、多臺服務器、客戶端PC機、網絡設備等組成；軟件部分由定制開發的工單管理軟件、工作流管理軟件、印刷控制軟件和Web服務IIS、數據庫SQL Ser ver等組成。其中，工單管理系統負責接收電子書數據和用戶請求、對數據進行印刷預處理和格式轉換；工作流管理軟件負責定義數據處理的序列，控制印刷數據按照要求完成數據處理；印刷控制軟件負責最終的印刷輸出。

表1 測試硬件環境與軟件部署

2）測試工具選擇

并發性能測試是在客戶端執行的黑盒測試，一般不采用手工方式，而是利用工具采用自動化方式進行。本次測試采用自動負載測試工具Load Runner，它可通過模擬真正用戶的操作行為并進行實時性能監測，來幫助客戶快速地查找性能問題。

3）測試范圍

系統性能測試范圍盡量避免大而全的測試，而是根據需求和系統特點來制定測試方案，選取可用于衡量系統性能的典型的業務流程來展開測試。測試人員經過分析，本案例最終選擇“登錄”、“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”等幾個有代表性的功能來進行測試，其中，“登錄”操作能提現B/S結構中IIS、SQL Ser ver數據庫的效率，“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”能提現多用戶并發讀/寫對服務器硬盤造成的壓力。

4）測試場景

由于系統操作人員共40人左右，根據“并發在線用戶數是實時在線用戶數的10%~20%”的原則，將并發用戶數設為4、6、8，在LoadRunner的Control l er中控制Load Generator對系統進行壓力加載，觀察性能表現。

5）測試數據

測試數據包括電子書數據、數據庫數據和參數化數據。結合實際情況，本次測試選用PDF、TIFF兩種電子書數據（共16本），每本書一個目錄，其中包括圖像文件、mdb文件、MARC文件等；數據庫數據即在數據庫中構造用戶數據（操作員ID、姓名、密碼、部門等字段）和書籍數據（ID、書名、尺寸、比例、數據格式、存儲位置、文件大小等字段）；參數化數據是用于腳本中的常量替換，由測試人員在腳本中找出需要參數化的對象，如操作員ID、密碼，用參數表加以替換，從而模擬實現多用戶的同時運行。

6）測試腳本

使用Load Runner的VuGen，錄制系統客戶端與服務器端之間的交互行為，生成測試腳本。然而錄到的腳本不能直接使用，需要做參數化、變量獲取（web_r eg_save_par am）、關聯、設集合點等多種修改和完善，才能最終用于客戶端仿真。

7）測試環境

8）系統監控

在壓力加載的同時，我們對應用服務器的系統資源進行實時監控，如CPU、內存、硬盤、網絡、數據庫等，將監測到的數據與運行腳本返回的數據進行比較和分析，為系統瓶頸診斷提供線索。

2 測試執行與結果分析

1）測試執行

在不同并發用戶數（4、6、8）條件下，分別運行“登錄”、“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”腳本，發現除了在運行“合并PDF”腳本時出現操作失敗情況之外，其余腳本均成功運行（如表2所示），且系統監控數據平穩，CPU、內存、網絡、硬盤、IIS及數據庫均未出現緊張、擁堵情況。

表2 場景運行結果表

“合并PDF”腳本運行時，分別在6個、8個并發情況下，均有1個用戶操作失敗，導致不能產生正確的PDF文件，且操作失敗時，系統界面顯示“系統忙，請稍后再試”。

結合同步監測到的系統數據進行分析，發現“合并PDF”時：

隨著并發人數不斷增加，CPU的平均利用率一直處于20%以下，“%DPC t ime”的值處于較低水平，處理器隊列長度始終小于2，未出現堵塞；

內存基本保持穩定，并發人數增加對內存影響不大，可用物理內存始終在總物理內存的70%左右；

服務器硬盤的“Disk Transf er/sec”的值一直大于120ms，最高時達到197ms。這個參數反映硬盤完成請求所用的時間，一般而言，此值應小于60ms，過大則表示系統要求的I/O速度已接近硬盤的最大速度，需要更換更快的硬盤或更換硬盤的RAID方式；

SQL Ser ver數據庫和IIS性能數據穩定，無報錯。

2）結果分析

結果分析是對測試過程產生的數據及現象進行分析，判斷是否符合設計用戶需求、是否達到預期的性能指標，如有不達標需進一步分析原因并提出解決方法。

本案例通過對上面測試執行產生的數據進行分析，可以判斷，“合并PDF”腳本運行時產生了大量的硬盤讀寫，特別是當操作對象是大數據文件（如TIFF格式）時，系統壓力集中在硬盤上，導致硬盤繁忙無法及時響應，影響了系統性能。

因此，提出以下解決思路：

要求廠商調整軟件代碼算法結構、分散系統壓力；

提升硬盤I/O速度或更換硬盤的RAID方式。

3 結束語

軟件性能測試技術是查找軟件性能問題和檢驗軟件質量的重要手段，已經成為軟件工程實施的必要環節。以LoadRunner作為測試工具，創建真實的負載并精確定位性能問題，為保證軟件應用性能和軟件工程順利實施提供嚴謹的技術保障。

[1] 劉群策.LoadRunner和軟件項目性能測試[M].北京：機械工業出版社,2008.

[2] 陳紹英,金成姬,馮艷碩. LoadRunner虛擬用戶開發指南[M].北京：電子工業出版社,2009.