Web系統(tǒng)壓力測試方法研究與實踐

摘 要：Web系統(tǒng)已是當今信息系統(tǒng)開發(fā)和部署的主流選擇。在大數(shù)據(jù)時代，性能更是衡量信息系統(tǒng)可靠性的重要指標。文章在對Web系統(tǒng)壓力測試方法進行研究的基礎上，指出高效壓力測試的關鍵在于測試方案應盡可能接近真實應用負載，給出的項目實踐經(jīng)驗很好地驗證了這一觀點。

關鍵詞：Web系統(tǒng)；性能；壓力測試

1 概述

近年來，隨著信息化技術的不斷發(fā)展，Web系統(tǒng)（瀏覽器/服務器，C/S架構）已經(jīng)成為了信息系統(tǒng)開發(fā)和部署的主流選擇。相對于傳統(tǒng)的客戶端/服務器（B/S架構）信息系統(tǒng)，Web系統(tǒng)具有開發(fā)便捷、部署快速和易于維護的特點。同時，因其易于和其他系統(tǒng)及接口協(xié)同工作，具備了同時向上向下兼容的特性。如今高速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)，大多數(shù)移動客戶端軟件后臺連接的都是Web應用系統(tǒng)。

對于任何一個商用信息系統(tǒng)，可靠性要求都是必須考慮的重要問題。對可靠性而言，除了基本的功能性保證，在大數(shù)據(jù)時代，系統(tǒng)的性能更是不能回避的問題。龐大的用戶群以及海量數(shù)據(jù)給Web應用系統(tǒng)的性能帶來了諸多挑戰(zhàn)。

2 Web系統(tǒng)壓力測試方法研究

2.1 影響Web系統(tǒng)性能的主要因素

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

用戶并發(fā)數(shù)。并發(fā)數(shù)是建立在用戶量基礎上的、反應系統(tǒng)繁忙程度的重要指標。每一個在線用戶都會產(chǎn)生到后臺服務器的會話連接，對系統(tǒng)CPU、內(nèi)存、I/O等資源產(chǎn)生開銷。在線用戶大量累積后一般都會引起系統(tǒng)性能的下降。

后臺數(shù)據(jù)量。每一次前臺頁面訪問對應都是后臺數(shù)據(jù)庫增、刪、改、查操作，其執(zhí)行返回時間與系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的基礎數(shù)據(jù)量直接相關。

用戶行為。業(yè)務邏輯復雜程度及在線用戶的行為特點也直接影響著性能。同樣數(shù)量的在線用戶，大面積地進行復雜綜合報表查詢，與僅僅進行靜態(tài)頁面瀏覽相比，對系統(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

一方面是系統(tǒng)的響應時間。完整的系統(tǒng)響應時間應該從用戶發(fā)起前臺頁面請求算起，涵蓋經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸、后臺服務器響應請求并返回結果，最終在用戶瀏覽器端完成頁面渲染、加載等環(huán)節(jié)全過程。響應時間是用戶可感知的，是系統(tǒng)性能的直觀體驗。

另一方面是系統(tǒng)的吞吐率。吞吐率是系統(tǒng)在單位時間內(nèi)能夠處理的請求數(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求所需的系統(tǒng)資源。在實踐中，一般指系統(tǒng)在單位時間內(nèi)能夠成功完成的交易或事務數(shù)量。

2.3 Web系統(tǒng)主流壓力測試工具

進行Web系統(tǒng)壓力測試，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）、SilkPerformer（Borland公司產(chǎn)品）等；開源軟件方面，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“錄制-回放”模式來編寫壓力測試腳本。

Web系統(tǒng)壓力測試是項目實踐工作中最關鍵的環(huán)節(jié)，是設計壓力測試場景。好的場景設計應盡可能接近真實應用負載，才能充分暴露系統(tǒng)性能瓶頸點，提高測試效率。要做到這一點，項目實施人員需充分認識影響Web系統(tǒng)性能的主要因素，依據(jù)業(yè)務邏輯設定實際、合理的測試參數(shù)。結合高效的測試工具，在測試中密切關注衡量Web系統(tǒng)性能的重要指標，不斷修正測試場景，實踐一個與系統(tǒng)真實應用負載逐漸擬合的過程。

3 項目實踐案例

作者作為項目負責人，于前期完成了一次Web應用系統(tǒng)建設工作。該項目為全市各商業(yè)銀行基層網(wǎng)點提供某人民幣對公業(yè)務網(wǎng)上辦理服務。系統(tǒng)使用標準J2EE三層架構設計，為減輕商業(yè)銀行負擔，采取純B/S架構，不在各商業(yè)銀行架設前置機服務器，全市2000余家基層網(wǎng)點均采取直連方式（一點接入）訪問中心服務器。在上線前測試階段，為解決系統(tǒng)出現(xiàn)的性能問題，作者帶領項目開發(fā)人員組織了多輪壓力測試。壓力測試工作依據(jù)如下步驟開展：

第一步，排除系統(tǒng)外圍因素。網(wǎng)絡因素是Web系統(tǒng)自身之外的性能影響因素，但是當出現(xiàn)性能問題時，必須對其影響程度做到心中有數(shù)。在不對應用系統(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)找到了一個服務器區(qū)接入層交換機品牌型號兼容性導致的性能問題。

第二步，合理設計測試場景，利用壓力測試定位系統(tǒng)性能瓶頸。經(jīng)與業(yè)務需求部門充分交流，作者很快就掌握了該系統(tǒng)的業(yè)務訪問特點：在每日下午特定訪問時段，用戶的高頻訪問全部集中在幾個關鍵頁面上。當此“尖峰時刻”到來時，大部分在線用戶的行為是在對當日的交易結果進行確認，同時還有相當一部分用戶在利用系統(tǒng)日切前的最后機會對交易數(shù)據(jù)進行補錄。系統(tǒng)響應時間隨著用戶并發(fā)量和“尖峰時刻”的臨近逐漸增大，性能拐點明顯。在性能下降到一定程度后，新用戶甚至已經(jīng)無法登陸系統(tǒng)，在線用戶交易請求開始出現(xiàn)大量失敗。

根據(jù)“場景設計應盡可能接近真實應用負載”的原則，作者在此項目壓力測試方案設計中重點考量了用戶行為、數(shù)據(jù)量鋪墊以及并發(fā)數(shù)等幾個因素。業(yè)務部門提供的需求數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)量鋪墊和并發(fā)數(shù)估算的原始基礎；為達到盡可能接近真實的目標，作者對前期全市聯(lián)調(diào)階段系統(tǒng)后臺記錄的日志展開深入分析，統(tǒng)計出系統(tǒng)高峰訪問時段用戶增、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、線路帶寬等因素進行相應調(diào)整，修正場景設計中用戶行為的權重。之后利用企業(yè)級Loadrunner測試工具，反復錄制調(diào)試測試腳本。同時采取對應用服務器與數(shù)據(jù)庫服務器分離部署的方法，在壓力測試中分別監(jiān)測操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用各部分對應性能指標。

通過幾輪壓力測試，項目組很快就定位到了影響系統(tǒng)性能的關鍵問題，并提交開發(fā)人員進行對應處置。在應用層面，局部針對性修改代碼，對高頻訪問頁面涉及到的數(shù)據(jù)庫基礎表做全局內(nèi)存靜態(tài)化處理，優(yōu)化高耗能SQL語句；數(shù)據(jù)庫層面，對涉及復雜查詢的業(yè)務表進行分表處理，實現(xiàn)當前熱數(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，對操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及應用中間件分別進行參數(shù)調(diào)優(yōu)。

通過上述努力，經(jīng)壓力測試優(yōu)化后的系統(tǒng)再次提交測試，整體性能有了顯著提升，“尖峰時刻”的性能拐點已經(jīng)完全消失，無論從系統(tǒng)的響應時間還是吞吐率指標看，均達到了預期建設目標，并且完全能夠支撐未來五年業(yè)務發(fā)展的性能預留空間。目前系統(tǒng)已投產(chǎn)上線，運行平穩(wěn)，為全市金融服務水平提升起到了重要推動作用。

4 結束語

性能是信息系統(tǒng)建設和運維中永恒的話題。做好Web系統(tǒng)壓力測試，第一要務是在排除外部干擾因素，充分了解業(yè)務邏輯的基礎上，設計出盡可能接近真實應用負載的測試場景。

要達成這一目標，最重要的是對用戶并發(fā)數(shù)、鋪墊數(shù)據(jù)量以及用戶行為的把握，并借助有效的工具軟件進行迭代驗證。實踐經(jīng)驗證明，高質(zhì)量的壓力測試是系統(tǒng)項目建設中進度與質(zhì)量的重要保證。