大型web網(wǎng)站壓力測試技巧及常見的web頁面性能測試工具

性能測試在大型網(wǎng)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)中非常重要，通常會和容量預(yù)估等工作結(jié)合在一起，穿插在系統(tǒng)開發(fā)的不同方案。性能測試可以幫助我們及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能短板，評估系統(tǒng)的能力，在這個基礎(chǔ)在上再進(jìn)行針對性的性能優(yōu)化。

同時，壓力測試還可以幫助我們驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

一個完整的性能測試方案通常包括以下幾個方面： 

1.壓力測試及生成性能報(bào)告

壓力測試一個重點(diǎn)是如何產(chǎn)生壓力，通常可以通過自己編寫腳本模擬請求，或者使用成熟的壓測工具進(jìn)行。壓力測試很重要的一點(diǎn)是如何使得模擬壓測的數(shù)據(jù)盡量真實(shí)，越接近真實(shí)用戶越好。

1）根據(jù)性能報(bào)告定位系統(tǒng)瓶頸，進(jìn)行針對性優(yōu)化，測試和優(yōu)化的工作可以和日常開發(fā)并行

壓力測試完成以后，我們會拿到一個壓測報(bào)告，這個報(bào)告通常會告訴我們系統(tǒng)的QPS、TPS、響應(yīng)時延等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以讓我們對服務(wù)器的性能有個整體的了解，發(fā)現(xiàn)存在的問題，但是不能幫助我們定位問題。這個時候我們可以從系統(tǒng)的各個組件入手，關(guān)注系統(tǒng)的CPU、內(nèi)存、IO、網(wǎng)絡(luò)，對比這些環(huán)節(jié)對整體性能的影響，確定性能問題是系統(tǒng)哪一部分造成的，然后針對性的在系統(tǒng)中逐個優(yōu)化。

2）估算容量承載能力，合理規(guī)劃系統(tǒng)資源

進(jìn)行壓力測試的一個重要目的是讓現(xiàn)有的服務(wù)器資源發(fā)揮最大的價值，經(jīng)過前期的測試和分析，這時候我們對系統(tǒng)整體的性能有了一個認(rèn)識，對服務(wù)器的承載能力有了預(yù)估，這個時候我們就可以結(jié)合業(yè)務(wù)規(guī)模配置服務(wù)器數(shù)量，CDN資源等，讓最少的資源產(chǎn)生最大的價值。

2.常用壓力測試工具選型

壓力測試很關(guān)鍵的一點(diǎn)是如何產(chǎn)生壓力，選擇哪款測試工具很重要，開發(fā)公司內(nèi)部應(yīng)用的測試工具，以便更好的適應(yīng)公司的業(yè)務(wù)，作為SAAS服務(wù)的重要部分，幾個云服務(wù)提供商也紛紛開放了壓測及性能監(jiān)控服務(wù)。

大多數(shù)公司還是會選擇自己完成測試工作，這里關(guān)注一下常用的壓力測試工具。 

幾款流行的壓力測試工具 

（1）JMeter：Apache JMeter是Apache組織開發(fā)的基于Java的壓力測試工具，用于對軟件做壓力測試，它最初被設(shè)計(jì)用于Web應(yīng)用測試但后來擴(kuò)展到其他測試領(lǐng)域。 它可以用于測試靜態(tài)和動態(tài)資源例如靜態(tài)文件、Java小服務(wù)程序、CGI腳本、Java 對象、數(shù)據(jù)庫， FTP服務(wù)器, 等等。

（2）LoadRunner

LoadRunner是惠普旗下一款自動負(fù)載測試工具，它能預(yù)測系統(tǒng)行為，優(yōu)化性能。LoadRunner強(qiáng)調(diào)的是整個企業(yè)的系統(tǒng)，它通過模擬實(shí)際用戶的操作行為和實(shí)行實(shí)時性能監(jiān)測，來幫助更快的確認(rèn)和查找問題。此外，LoadRunner 能支持最寬范的協(xié)議和技術(shù)，量身定做地提供解決方案。

（3）PerformanceRunner

PerformanceRunner是國內(nèi)專業(yè)商業(yè)化性能測試工具，通過模擬海量用戶并發(fā)測試整個系統(tǒng)的承受能力，實(shí)現(xiàn)壓力測試、性能測試、配置測試、峰值測試等。大限度地縮短測試時間，優(yōu)化性能和加速應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)布周期。

3.如何監(jiān)控系統(tǒng)資源，定位性能瓶頸

壓力測試可以暴露系統(tǒng)性能問題，如高并發(fā)下訪問緩慢，服務(wù)宕機(jī)等，但是通過壓測不能具體到哪里存在瓶頸，必須要在壓測同時配合適當(dāng)?shù)馁Y源監(jiān)控，幫助我們定位問題。

4.針對測試報(bào)告進(jìn)行針對性優(yōu)化

在壓力測試發(fā)現(xiàn)問題以后，就要進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。對于不同的系統(tǒng)，這個過程的策略并不是確定的，但是大概可以劃分為以下幾個步驟： 

定位性能瓶頸，找出系統(tǒng)存在的問題 

不同系統(tǒng)的特點(diǎn)不同，在性能瓶頸上也有不同的表現(xiàn)，一般來說，下面的幾個方面通常存在比較大的優(yōu)化空間：

（1）磁盤I/O及文件操作

由于磁盤I/O讀寫的速度要比內(nèi)存慢很多，程序在運(yùn)行過程中，如果需要等待磁盤I/O完成，那么低效的I/O操作會拖累整個系統(tǒng)。

（2）網(wǎng)絡(luò)操作

對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的情況與磁盤I/O類似。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性，尤其是對互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)的讀寫，網(wǎng)絡(luò)操作的速度可能比本地磁盤I/O更慢。

（3）CPU

對計(jì)算資源要求較高的應(yīng)用，由于其長時間、不間斷地大量占用CPU資源，那么對CPU的爭奪將導(dǎo)致性能問題。如科學(xué)計(jì)算、3D渲染等對CPU需求旺盛的應(yīng)用。

（4）高并發(fā)下的上下文切換及鎖競爭等

高并發(fā)程序如果沒有做好優(yōu)化，存在大量的鎖競爭，激烈得鎖競爭將會明顯增加線程上下文切換的開銷，對性能造成極大的影響

（5）數(shù)據(jù)庫

大部分應(yīng)用程序都離不開數(shù)據(jù)庫，而海量數(shù)據(jù)的讀寫操作可能是相當(dāng)費(fèi)時的。而應(yīng)用程序可能需要等待數(shù)據(jù)庫操作完成或者返回請求的結(jié)果集，那么緩慢的同步操作將成為系統(tǒng)瓶頸。

確定調(diào)整目標(biāo)，提出解決方案

找到系統(tǒng)的性能問題以后，需要作出對應(yīng)的解決方案。

典型的影響性能的問題，比如：

（1）系統(tǒng)對高并發(fā)的場景響應(yīng)不足，如數(shù)據(jù)庫連接池過低，服務(wù)器連接數(shù)超過上限，數(shù)據(jù)庫鎖控制考慮不足等

（2）內(nèi)存泄露，如在長時間運(yùn)行下，內(nèi)存沒有正常釋放，發(fā)生宕機(jī)等

（3）數(shù)據(jù)庫優(yōu)化不足，業(yè)務(wù)日益增長，關(guān)聯(lián)表眾多，SQL不夠優(yōu)化等

定位到上述問題，接下來就是提出合理的調(diào)整目標(biāo)，比如服務(wù)器資源有限，可以通過配置更多的機(jī)器，服務(wù)上云等進(jìn)行優(yōu)化；如果對高并發(fā)支持不好，就可以在代碼層面優(yōu)化，提高并發(fā)支持；數(shù)據(jù)庫性能問題，如慢查詢等問題，就可以進(jìn)行 SQL語句優(yōu)化等。

實(shí)施解決方案，進(jìn)行迭代開發(fā)

上一步的分析給出了一個初步的性能優(yōu)化方案，接下來就是針對方案中提到的內(nèi)容進(jìn)行針對性的改進(jìn)。這個過程可以應(yīng)用敏捷的思想進(jìn)行迭代，在開發(fā)完成后，為了對比優(yōu)化結(jié)果，可以對調(diào)優(yōu)后的系統(tǒng)進(jìn)行小范圍測試。

進(jìn)行基準(zhǔn)測試并分析調(diào)優(yōu)結(jié)果

數(shù)據(jù)說明一切，性能優(yōu)化的結(jié)果不能簡單的通過 “感覺系統(tǒng)變快了”來衡量，最好是通過對比優(yōu)化前后的測試結(jié)果，用圖表的方式直觀的把優(yōu)化結(jié)果展示出來?；鶞?zhǔn)測試是指通過設(shè)計(jì)科學(xué)的測試工具和方式方法，實(shí)現(xiàn)對一類測試對象的某項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行定量的和可對比的測試。對比測試結(jié)果，結(jié)合容量評估等工作，可以讓系統(tǒng)發(fā)揮最大的效用。

一個階段的優(yōu)化工作完成以后，最好是總結(jié)反思一下，比如本次優(yōu)化是否達(dá)到了目標(biāo)？系統(tǒng)的整體性能是否得到了改善？用戶體驗(yàn)是否得到了提升？以及如何在接下來的開發(fā)工作中做的更好。

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