Web系統(tǒng)壓力測(cè)試方法研究與實(shí)踐

摘 要：Web系統(tǒng)已是當(dāng)今信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和部署的主流選擇。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，性能更是衡量信息系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。文章在對(duì)Web系統(tǒng)壓力測(cè)試方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，指出高效壓力測(cè)試的關(guān)鍵在于測(cè)試方案應(yīng)盡可能接近真實(shí)應(yīng)用負(fù)載，給出的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很好地驗(yàn)證了這一觀(guān)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：Web系統(tǒng)；性能；壓力測(cè)試

1 概述

近年來(lái)，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，Web系統(tǒng)（瀏覽器/服務(wù)器，C/S架構(gòu)）已經(jīng)成為了信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和部署的主流選擇。相對(duì)于傳統(tǒng)的客戶(hù)端/服務(wù)器（B/S架構(gòu)）信息系統(tǒng)，Web系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)便捷、部署快速和易于維護(hù)的特點(diǎn)。同時(shí)，因其易于和其他系統(tǒng)及接口協(xié)同工作，具備了同時(shí)向上向下兼容的特性。如今高速發(fā)展的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，大多數(shù)移動(dòng)客戶(hù)端軟件后臺(tái)連接的都是Web應(yīng)用系統(tǒng)。

對(duì)于任何一個(gè)商用信息系統(tǒng)，可靠性要求都是必須考慮的重要問(wèn)題。對(duì)可靠性而言，除了基本的功能性保證，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，系統(tǒng)的性能更是不能回避的問(wèn)題。龐大的用戶(hù)群以及海量數(shù)據(jù)給Web應(yīng)用系統(tǒng)的性能帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。

2 Web系統(tǒng)壓力測(cè)試方法研究

2.1 影響Web系統(tǒng)性能的主要因素

作為依托網(wǎng)絡(luò)部署的系統(tǒng)，除去網(wǎng)絡(luò)這一相對(duì)外部的因素后，影響Web系統(tǒng)性能的自身內(nèi)在因素主要有以下幾方面：

用戶(hù)并發(fā)數(shù)。并發(fā)數(shù)是建立在用戶(hù)量基礎(chǔ)上的、反應(yīng)系統(tǒng)繁忙程度的重要指標(biāo)。每一個(gè)在線(xiàn)用戶(hù)都會(huì)產(chǎn)生到后臺(tái)服務(wù)器的會(huì)話(huà)連接，對(duì)系統(tǒng)CPU、內(nèi)存、I/O等資源產(chǎn)生開(kāi)銷(xiāo)。在線(xiàn)用戶(hù)大量累積后一般都會(huì)引起系統(tǒng)性能的下降。

后臺(tái)數(shù)據(jù)量。每一次前臺(tái)頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)對(duì)應(yīng)都是后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)增、刪、改、查操作，其執(zhí)行返回時(shí)間與系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量直接相關(guān)。

用戶(hù)行為。業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜程度及在線(xiàn)用戶(hù)的行為特點(diǎn)也直接影響著性能。同樣數(shù)量的在線(xiàn)用戶(hù)，大面積地進(jìn)行復(fù)雜綜合報(bào)表查詢(xún)，與僅僅進(jìn)行靜態(tài)頁(yè)面瀏覽相比，對(duì)系統(tǒng)性能影響的差異是不言而喻的。

2.2 衡量Web系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)

一方面是系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。完整的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該從用戶(hù)發(fā)起前臺(tái)頁(yè)面請(qǐng)求算起，涵蓋經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸、后臺(tái)服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求并返回結(jié)果，最終在用戶(hù)瀏覽器端完成頁(yè)面渲染、加載等環(huán)節(jié)全過(guò)程。響應(yīng)時(shí)間是用戶(hù)可感知的，是系統(tǒng)性能的直觀(guān)體驗(yàn)。

另一方面是系統(tǒng)的吞吐率。吞吐率是系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠處理的請(qǐng)求數(shù)，影響系統(tǒng)吞吐率最直接的因素是系統(tǒng)資源總量和完成單次請(qǐng)求所需的系統(tǒng)資源。在實(shí)踐中，一般指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠成功完成的交易或事務(wù)數(shù)量。

2.3 Web系統(tǒng)主流壓力測(cè)試工具

進(jìn)行Web系統(tǒng)壓力測(cè)試，需要高效的工具支持。在商業(yè)軟件方面，比較著名的產(chǎn)品有Loadrunner（原為Mercury產(chǎn)品，現(xiàn)已被惠普公司收購(gòu)）、SilkPerformer（Borland公司產(chǎn)品）等；開(kāi)源軟件方面，比較著名的有JMeter、Grinder，以及WebLOAD等。這些產(chǎn)品基本工作方式都是通過(guò)“錄制-回放”模式來(lái)編寫(xiě)壓力測(cè)試腳本。

Web系統(tǒng)壓力測(cè)試是項(xiàng)目實(shí)踐工作中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是設(shè)計(jì)壓力測(cè)試場(chǎng)景。好的場(chǎng)景設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能接近真實(shí)應(yīng)用負(fù)載，才能充分暴露系統(tǒng)性能瓶頸點(diǎn)，提高測(cè)試效率。要做到這一點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)施人員需充分認(rèn)識(shí)影響Web系統(tǒng)性能的主要因素，依據(jù)業(yè)務(wù)邏輯設(shè)定實(shí)際、合理的測(cè)試參數(shù)。結(jié)合高效的測(cè)試工具，在測(cè)試中密切關(guān)注衡量Web系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，不斷修正測(cè)試場(chǎng)景，實(shí)踐一個(gè)與系統(tǒng)真實(shí)應(yīng)用負(fù)載逐漸擬合的過(guò)程。

3 項(xiàng)目實(shí)踐案例

作者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，于前期完成了一次Web應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)工作。該項(xiàng)目為全市各商業(yè)銀行基層網(wǎng)點(diǎn)提供某人民幣對(duì)公業(yè)務(wù)網(wǎng)上辦理服務(wù)。系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)J2EE三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，為減輕商業(yè)銀行負(fù)擔(dān)，采取純B/S架構(gòu)，不在各商業(yè)銀行架設(shè)前置機(jī)服務(wù)器，全市2000余家基層網(wǎng)點(diǎn)均采取直連方式（一點(diǎn)接入）訪(fǎng)問(wèn)中心服務(wù)器。在上線(xiàn)前測(cè)試階段，為解決系統(tǒng)出現(xiàn)的性能問(wèn)題，作者帶領(lǐng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)人員組織了多輪壓力測(cè)試。壓力測(cè)試工作依據(jù)如下步驟開(kāi)展：

第一步，排除系統(tǒng)外圍因素。網(wǎng)絡(luò)因素是Web系統(tǒng)自身之外的性能影響因素，但是當(dāng)出現(xiàn)性能問(wèn)題時(shí)，必須對(duì)其影響程度做到心中有數(shù)。在不對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)做任何調(diào)整的情況下，單純加大并發(fā)壓力便有了收獲，在此環(huán)節(jié)找到了一個(gè)服務(wù)器區(qū)接入層交換機(jī)品牌型號(hào)兼容性導(dǎo)致的性能問(wèn)題。

第二步，合理設(shè)計(jì)測(cè)試場(chǎng)景，利用壓力測(cè)試定位系統(tǒng)性能瓶頸。經(jīng)與業(yè)務(wù)需求部門(mén)充分交流，作者很快就掌握了該系統(tǒng)的業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)特點(diǎn)：在每日下午特定訪(fǎng)問(wèn)時(shí)段，用戶(hù)的高頻訪(fǎng)問(wèn)全部集中在幾個(gè)關(guān)鍵頁(yè)面上。當(dāng)此“尖峰時(shí)刻”到來(lái)時(shí)，大部分在線(xiàn)用戶(hù)的行為是在對(duì)當(dāng)日的交易結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)還有相當(dāng)一部分用戶(hù)在利用系統(tǒng)日切前的最后機(jī)會(huì)對(duì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)錄。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間隨著用戶(hù)并發(fā)量和“尖峰時(shí)刻”的臨近逐漸增大，性能拐點(diǎn)明顯。在性能下降到一定程度后，新用戶(hù)甚至已經(jīng)無(wú)法登陸系統(tǒng)，在線(xiàn)用戶(hù)交易請(qǐng)求開(kāi)始出現(xiàn)大量失敗。

根據(jù)“場(chǎng)景設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能接近真實(shí)應(yīng)用負(fù)載”的原則，作者在此項(xiàng)目壓力測(cè)試方案設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考量了用戶(hù)行為、數(shù)據(jù)量鋪墊以及并發(fā)數(shù)等幾個(gè)因素。業(yè)務(wù)部門(mén)提供的需求數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)量鋪墊和并發(fā)數(shù)估算的原始基礎(chǔ)；為達(dá)到盡可能接近真實(shí)的目標(biāo)，作者對(duì)前期全市聯(lián)調(diào)階段系統(tǒng)后臺(tái)記錄的日志展開(kāi)深入分析，統(tǒng)計(jì)出系統(tǒng)高峰訪(fǎng)問(wèn)時(shí)段用戶(hù)增、刪、改、查等具體行為的分布比例，并根據(jù)商業(yè)銀行接入數(shù)量、線(xiàn)路帶寬等因素進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，修正場(chǎng)景設(shè)計(jì)中用戶(hù)行為的權(quán)重。之后利用企業(yè)級(jí)Loadrunner測(cè)試工具，反復(fù)錄制調(diào)試測(cè)試腳本。同時(shí)采取對(duì)應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分離部署的方法，在壓力測(cè)試中分別監(jiān)測(cè)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用各部分對(duì)應(yīng)性能指標(biāo)。

通過(guò)幾輪壓力測(cè)試，項(xiàng)目組很快就定位到了影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問(wèn)題，并提交開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行對(duì)應(yīng)處置。在應(yīng)用層面，局部針對(duì)性修改代碼，對(duì)高頻訪(fǎng)問(wèn)頁(yè)面涉及到的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)表做全局內(nèi)存靜態(tài)化處理，優(yōu)化高耗能SQL語(yǔ)句；數(shù)據(jù)庫(kù)層面，對(duì)涉及復(fù)雜查詢(xún)的業(yè)務(wù)表進(jìn)行分表處理，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前熱數(shù)據(jù)與歷史冷數(shù)據(jù)的合理隔離；在系統(tǒng)整體集成層面，對(duì)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用中間件分別進(jìn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)。

通過(guò)上述努力，經(jīng)壓力測(cè)試優(yōu)化后的系統(tǒng)再次提交測(cè)試，整體性能有了顯著提升，“尖峰時(shí)刻”的性能拐點(diǎn)已經(jīng)完全消失，無(wú)論從系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間還是吞吐率指標(biāo)看，均達(dá)到了預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，并且完全能夠支撐未來(lái)五年業(yè)務(wù)發(fā)展的性能預(yù)留空間。目前系統(tǒng)已投產(chǎn)上線(xiàn)，運(yùn)行平穩(wěn)，為全市金融服務(wù)水平提升起到了重要推動(dòng)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

性能是信息系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)維中永恒的話(huà)題。做好Web系統(tǒng)壓力測(cè)試，第一要?jiǎng)?wù)是在排除外部干擾因素，充分了解業(yè)務(wù)邏輯的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出盡可能接近真實(shí)應(yīng)用負(fù)載的測(cè)試場(chǎng)景。

要達(dá)成這一目標(biāo)，最重要的是對(duì)用戶(hù)并發(fā)數(shù)、鋪墊數(shù)據(jù)量以及用戶(hù)行為的把握，并借助有效的工具軟件進(jìn)行迭代驗(yàn)證。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，高質(zhì)量的壓力測(cè)試是系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)中進(jìn)度與質(zhì)量的重要保證。