基于Load Runner的監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)測試技術(shù)研究

廖蘋秀，鄧丹，王小娟

(電子科技集團公司第三十研究所,四川成都610041)

監(jiān)控系統(tǒng)需要對上千臺設(shè)備進行監(jiān)控，并且能實時監(jiān)控設(shè)備的當前狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備的管理基于管理協(xié)議來實現(xiàn)的。監(jiān)控系統(tǒng)的管理協(xié)議[1]最大的特點是由研制單位自主設(shè)計和研制的，未采用標準的協(xié)議。針對監(jiān)控系統(tǒng)管理協(xié)議的特點，結(jié)合LoadRunner[2]并發(fā)性能測試工具，研究出一種可行的監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)性能測試方法，并運用于監(jiān)控系統(tǒng)的并發(fā)性能測試。

1 并發(fā)測試設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)性能測試需求來源于具體的業(yè)務(wù)需求，性能最終是以用戶能感受到形態(tài)得以體現(xiàn)。根據(jù)已發(fā)貨的監(jiān)控系統(tǒng)在用戶實際部署環(huán)境中所管理的設(shè)備的數(shù)量來分析，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備很強的管控能力，同時需對部署于不同位置的上千臺設(shè)備進行監(jiān)控，并且能實時地查詢設(shè)備的當前狀態(tài)，其工作模式如圖1[1]所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)工作模式

1.1 并發(fā)測試業(yè)務(wù)分析

被管設(shè)備啟動后需要向監(jiān)控系統(tǒng)申請配置信息后才能完成啟動，按照用戶使用設(shè)備的方式和特點可將被管設(shè)備分為如下兩類：

終端類設(shè)備：此類設(shè)備部署在用戶工作環(huán)境內(nèi)，用戶每天上班時開機，下班時關(guān)機。設(shè)備開機時會進行配置信息申請，設(shè)備工作時會定時上報運行狀態(tài)。

機架類設(shè)備：此類設(shè)備部署在機房內(nèi)，日常一般不會關(guān)機，長期處于工作狀態(tài)。設(shè)備工作時會定時上報運行狀態(tài)。

綜上所述：設(shè)備開機申請配置信息，定期上報運行狀態(tài)兩個業(yè)務(wù)會對監(jiān)控系統(tǒng)造成并發(fā)壓力。此次主要針對上述兩個業(yè)務(wù)開展測試。

1.2 .測試環(huán)境

監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)性能測試環(huán)境由控制臺、負載機和監(jiān)控終端組成

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)測試環(huán)境

上圖中負載機準備使用高性能服務(wù)器來安裝Load Runner11的負載生成器?？刂婆_為一臺PC機安裝Windows操作系統(tǒng)以及Loadrunner11的Windows版本，控制臺可以調(diào)用負載機上的服務(wù)來生成負載對被測設(shè)備發(fā)起并發(fā)測試。交換機均采用華的萬兆交換機。

2 測試方法

2.1 測試數(shù)據(jù)準備

為了滿足使用LoadRunner進行并發(fā)測試的需要，監(jiān)控系統(tǒng)需要對程序進行修改，固化了每次業(yè)務(wù)交互中臨時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、去掉了協(xié)議中抗重放處理的內(nèi)容。

監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)測試所有的數(shù)據(jù)包，均采用shell腳本準備，根據(jù)協(xié)議設(shè)計，將協(xié)議中固定的字段部分準備成固定的文件，可變部分通過插樁方式獲取數(shù)據(jù)。準備數(shù)據(jù)包過程中涉及到大量的運算，所有的運算通過專用運算工具完成。最終按照協(xié)議格式生成協(xié)議交互過程的完整數(shù)據(jù)包。

2.2 LoadRunner腳本準備

上一代監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)測試中測試腳本采用錄制回放的方式準備。由于每個被管設(shè)備的證書、協(xié)議的特殊字段均不相同，無法在腳本中進行參數(shù)化。如需模擬300個并發(fā)用戶，則需要錄制300次腳本，每次錄制一次需要模擬不同設(shè)備準備相關(guān)數(shù)據(jù)，至少要5分鐘以上，而且當監(jiān)控系統(tǒng)版本更換后，準備的腳本可能無法重用，需要重新錄制，效率非常低。

這一代的監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)測試過程中對采用3.1節(jié)所述的方式對準備測試數(shù)據(jù)，腳本的開發(fā)是利用LoadRunner性能測試工具的VirtualUserGenerator生成測試腳本，協(xié)議選擇WebService和Windows Sockets。測試腳本主要分三個部分：Vuser_init,Action和Vuser_end。各部分主要功能如下：

Vuser_init：將3.1節(jié)中準備的數(shù)據(jù)包寫入到buffer中，同時將設(shè)備id參數(shù)化成Vuserid；

Action：創(chuàng)建套接字，按照協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，同時根據(jù)協(xié)議內(nèi)容創(chuàng)建事務(wù)，對各測試指標按照事務(wù)進行統(tǒng)計；同時在創(chuàng)建套接字連接時設(shè)置開始事務(wù)lr_start_action()[3]，在關(guān)閉套接字連接時設(shè)置結(jié)束事務(wù)lr_end_action()[3]，設(shè)置開始和結(jié)束事務(wù)的主要目的是測試過程中對各類指標進行統(tǒng)計和計算。

Vuser_end：程序執(zhí)行完成后，返回。

采用這種方式測試數(shù)據(jù)的優(yōu)點在于：一旦數(shù)據(jù)包腳本準備好后，如果監(jiān)控系統(tǒng)版本更新，只需要重新運行腳本產(chǎn)生協(xié)議交互數(shù)據(jù)包即可，測試腳本不用改變，可大大節(jié)約時間，提升測試效率。

3 并發(fā)測試數(shù)據(jù)分析

從并發(fā)性能測試數(shù)據(jù)分析中可以得到對系統(tǒng)性能的科學(xué)評估，為系統(tǒng)性能調(diào)整優(yōu)化提供數(shù)據(jù)資料。Loadruner提供了圖形化測試數(shù)據(jù)分析功能，包括虛擬用戶數(shù)曲線、每秒事務(wù)數(shù)曲線以及事務(wù)響應(yīng)時間曲線。

3.1 虛擬用戶數(shù)曲線

虛擬用戶指向被測設(shè)備發(fā)起訪問的用戶，這些用戶必須跟被測設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。使用Load-Runner進行測試時的虛擬用戶就是圖3和圖4中縱坐標上顯示的Vusers數(shù)。

圖3和圖4所示為實測的虛擬用戶數(shù)曲線的兩個示例。從圖3中可以看出，虛擬用戶數(shù)達到一個峰值400后，每運行一段時間虛擬用戶數(shù)就會減少，減少的虛擬用戶是由于程序有缺陷導(dǎo)致虛擬用戶執(zhí)行失敗后退出。程序中的缺陷修復(fù)后的虛擬用戶數(shù)見圖4，系統(tǒng)支持的虛擬用戶數(shù)在達到一個峰值（400）過后一直處于非常平穩(wěn)的狀態(tài)，直到運行結(jié)束后自動退出。

圖3 虛擬用戶數(shù)示例一

圖4 虛擬用戶數(shù)示例二

3.2 .每秒事務(wù)數(shù)曲線

每秒事務(wù)數(shù)指每秒鐘傳輸?shù)氖聞?wù)的處理個數(shù)，即被測設(shè)備每秒處理的業(yè)務(wù)數(shù)量。每秒事務(wù)數(shù)曲線統(tǒng)計的是在測試場景中運行的并發(fā)業(yè)務(wù)每秒通過、失敗以及停止的次數(shù)，事務(wù)的開始和結(jié)束在測試腳本中設(shè)置。

圖5和圖6所示為實測的每秒事務(wù)數(shù)的兩個示例。圖5中事務(wù)處理能力隨著時間軸上下振蕩，說明系統(tǒng)在業(yè)務(wù)處理過程中存在處理缺陷，從而影響了系統(tǒng)的性能指標。經(jīng)過修改和調(diào)優(yōu)后，每秒事務(wù)數(shù)曲線如圖6所示，在測試周期內(nèi)系統(tǒng)每秒事務(wù)數(shù)趨于穩(wěn)定而且每秒事務(wù)數(shù)也比圖5所示的每秒事務(wù)數(shù)提升了25%左右。

圖5 每秒事務(wù)數(shù)示例一

圖6 每秒事務(wù)數(shù)示例二

3.3 平均事務(wù)響應(yīng)時間

平均事務(wù)響應(yīng)時間指針對某個業(yè)務(wù)的訪問統(tǒng)計所有的響應(yīng)時間，然后求平均值。平均事務(wù)響應(yīng)時間曲線統(tǒng)計的是在測試場景中運行的并發(fā)業(yè)務(wù)在不同時間點的事務(wù)運行所消耗時間的平均值。

圖7實測的平均事務(wù)響應(yīng)時間的示例，在并發(fā)用戶數(shù)不變的條件下，平均事務(wù)響應(yīng)時間與每秒事務(wù)數(shù)成反比的關(guān)系。結(jié)合圖5可以看出，當平均事務(wù)響應(yīng)時間曲線為波峰的時候，每秒事務(wù)數(shù)為波谷，平均響應(yīng)時間越短則每秒事務(wù)數(shù)越大。

圖7 平均事務(wù)響應(yīng)時間

4 總結(jié)

本文介紹了利用性能測試工具LoadRunner對監(jiān)控系統(tǒng)進行并發(fā)測試，設(shè)計了一種對監(jiān)控系統(tǒng)進行并發(fā)性能測試的新方案，該方案與已有方案的主要不同之處在于其優(yōu)化了準備測試數(shù)據(jù)和腳本的方法，大大提高的測試的效率，從而降低了測試成本。將該方案運用于監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)性能測試，并通過對測試結(jié)果進行分析，找出了系統(tǒng)的性能瓶頸并進行了優(yōu)化，從而避免系統(tǒng)在上線以后遇到的性能風(fēng)險。

[1] 辜彬，廖蘋秀，古紅峰.管理協(xié)議并發(fā)性能測試研究[J].通信技術(shù),2013,（8）.

[2] 張卉，高仲合，黃銘.基于Load Runner的Web作業(yè)系統(tǒng)性能測試方案的研究與設(shè)計[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2015，（5）.

[3] 陳夢云，高建華.基于Load Runner的理財平臺性能測試[J].上海師范大學(xué)學(xué)報（自然可科學(xué)版），2016，（4）.