性能测试基础

一.性能测试概况

性能测试是一个总称，具体可细分为性能测试、负载测试、压力测试、稳定性测试

性能测试：

以系统设计初期规划的性能指标为预期目标、对系统不断施加压力、验证系统在资源可接受的范围内、是否达到性能预期。

负载测试：

对系统不断的请求以增加系统压力，直到系统的某项或多项性能指标达到安全临界值。

压力测试：

在超过安全负载的情况下，对系统继续施加压力，直到系统崩溃或不能再处理任何请求，以此获得系统最大压力承受能力。

稳定性测试：

被测系统在特定硬件、软件、网络环境下，给系统加载一定业务压力，使系统运行一段较长时间，以检测系统是否稳定。

二.性能的资源指标

对互联网服务进行服务端性能测试时，主要关注两方面的性能指标：

1.业务指标

比如吞吐量（QPS、TPS），响应时间（RT）、并发数、业务成功率等。

2.资源指标，如CPU、内存、Diski／o、network i／o等资源的消耗情况。

2.1 CPU使用率

有进程处于running状态的时间／总时间，在vmstat主要通过us、sys和id三列数据来体现：

us：用户占用cpu的百分比

sy：系统（内核和中断）占用cpu的百分比

id：cpu空闲的百分比

性能测试指标中，cpu使用率通常用us＋sy来计算，其可接受上限通常在70%－80%。另外，需要注意的是，在测试过程中，如果sy的值长期大于25%，应该关注in（系统中断）和cs（上下文切换）的数值，并根据被测应用的实现逻辑来分析是否合理。

2.2 运行队列进程数

running状态＋waiting状态的进程数，展示了正在运行和等待cpu资源的任务数，可以看作cpu的工作清单，是判断cpu资源是否成为瓶颈的重要依据，在vmstat主要通过r的值来体现。（r，可运行进程数，如果r的值等于系统cpu总核数，则说明cpu已经满负荷，在负载测试中，其可接受上限通常不超过cpu核数的2倍）

2.3 上下文切换

context是指cpu寄存器和程序计数器在某时间点的内容，进程上下文切换即kernel挂起一个进程并将该进程此时的状态存储到内存，然后从内存中恢复下一个要执行的进程原来的状态道寄存器，从其上次暂停的执行代码开始继续执行至频繁的上下文切换将导致sy值增长，在vmstat通过cs的值来体现。（cs，每秒上下文切换次数）

2.4 平均负载Load Average

在unix系统中，load是对系统工作量的度量。load取值有两种情况，多数unix系统取运行队列的值（vmstat输出的r），而linux系统取运行队列的值＋处于task_uninterruptible状态的进程数（vmstat输出的b），所以会出现cpu使用率不高但load值很高的情况。Load average就是一段时间内的平均负载，系统工具top、uptime等提供1分钟、5分钟、15分钟的的平均负载值。比如下图中0.28即是1分钟内的load

average，当我们需要了解当前系统负载情况时，可以先查看load average的值，如果系统持续处于高负载（如15分钟平均负载大于cpu总核数的两倍），则查看vmstat的r值和b值来确认是cpu负荷重还是等待I/O的进程太多。

 三.性能分析

排查一个网站的性能瓶颈和排查一个程序的性能瓶颈手法基本相同，检查请求处理的各个环节的日志、分析哪个环节响应时间不合理、超过预期；然后检查监控数据，分析影响性能的主要因素是内存、磁盘、网络还是cpu，是代码问题还是架构设计不合理、或者系统资源确实不足

四.性能方案制定

性能测试是基于功能测试来进行的，先分析单个用户的功能流程以及系统的数据流向（包括后台的数据流向）结构图，然后再考虑大量的用户操作。步骤如下：

1）确认测试目标

2）分析被测系统业务需求

3）分析被测系统的系统结构

4）分析被测系统的性能测试点（可能产生性能瓶颈的节点／是否有外部不可压系统／是否需要开发配合改动）

5）设计测试方案、检测方案和测试案例

6）选择测试工具

7）测试开发

8）测试执行

9）测试结果分析

10）测试调优测试验证测试分析

11）测试报告