性能指标都不了解，如何做性能测试？

Dear 丶 2023-10-16 10:29 100阅读 0赞

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## 1、性能指标在性能测试的作用？ ##

性能指标在性能测试中起着非常重要的作用，它们帮助我们评估和了解系统的性能表现。下面用通俗易懂的话来解释性能指标的作用和意义：

1.  帮助我们了解系统的处理能力：性能指标可以告诉我们系统在给定负载下能够处理多少请求。就像一个快递小哥，他每天能够送多少个包裹，这个数字就是他的处理能力。对于系统来说，性能指标可以告诉我们它能够处理多少个请求，这样我们就可以知道系统的处理能力是否满足我们的需求。
2.  帮助我们评估系统的稳定性：性能指标还可以帮助我们评估系统在高负载情况下的稳定性。就像一辆车，我们要知道它在高速行驶时是否稳定，需要了解它的最高速度和操控性能。对于系统来说，性能指标可以告诉我们系统在高并发情况下是否能够保持稳定，不会出现崩溃或响应变慢的情况。
3.  帮助我们发现性能瓶颈和优化方向：性能指标可以帮助我们找到系统的性能瓶颈和优化方向。就像一个堵车的路口，我们需要知道是哪个地方导致了交通堵塞，才能采取相应的措施。对于系统来说，性能指标可以告诉我们是哪个环节导致了性能问题，例如数据库响应慢、网络延迟高等，从而帮助我们找到优化的方向。

总而言之，性能指标在性能测试中帮助我们了解系统的处理能力、评估系统的稳定性，并帮助我们发现性能瓶颈和优化方向。它们就像一个指南针，指引我们了解系统的性能表现，从而做出相应的决策和优化。

本文将对性能测试过程中常用指标进行专题介绍，希望能帮助到大家。

## 2、响应时间 ##

响应时间是性能测试的关键指标之一,完整的客户端响应时间主要包括以下组成部分:

1.  客户端发送请求的时间
2.  请求通过网络传输的时间
3.  请求进入服务器端队列等待处理的时间
4.  服务器处理请求的时间
5.  响应通过网络返回的时间
6.  客户端接收到响应的时间

![图片][f318a312e63f30f7d621216a7613aa84.png]

**各个环节的时间可以通过以下方式获取:**

1.  客户端时间:在客户端代码记录发送请求和接收响应的时间,计算差值即为客户端时间。
2.  网络时间:使用抓包工具捕获请求和响应包,计算请求和响应包在网络传输的时间差。
3.  服务器队列时间:通过日志或埋点获得请求进入队列和开始处理之间的时间差。
4.  服务器处理时间:通过日志、埋点获得请求处理开始到处理结束之间的时间差。
5.  总响应时间:客户端自带统计,也可以通过抓包获得整个请求和响应的时间差。

**如果进一步把响应时间归为三类，可以分为：**

*  客户端响应时间：客户端发起请求后，从发起请求到接收到服务器响应的时间。
 *  网络消耗时间：请求在网络中传输的时间，包括请求发送和响应接收的时间。
 *  服务端处理时间：服务端接收到请求后，处理请求并返回响应的时间。

为了获取这些组成部分的数据，可以采用以下方法：

*  客户端响应时间：性能测试工具通常会提供客户端响应时间的统计数据，可以直接从测试工具的测试报告中获取。
 *  网络消耗时间：可以使用网络抓包工具，如Wireshark，来捕获请求和响应的网络数据包，从中获取网络传输时间。
 *  服务端处理时间：可以在服务端代码中添加日志或计时器，记录请求的处理开始时间和结束时间，计算两者的时间差即为服务端处理时间。

在实际测试中，可以使用性能测试工具来自动收集和计算这些数据。例如，在`Apache JMeter`中，可以使用"Response Time" Listener来获取响应时间，使用"View Results in Table" Listener来查看网络传输时间，使用日志或计时器来记录服务端处理时间。

将各个环节时间数据收集并关联起来,可以得到整个响应时间的分解情况,分析性能瓶颈所在,然后进行针对性优化。

## 3、并发用户数 ##

并发用户数是指在同一时间段内同时访问系统的用户数量。它在性能测试中常用于：

1.  衡量系统的并发能力：并发用户数可以用来评估系统在同时处理多个用户请求时的性能表现。通过增加并发用户数，可以测试系统在高负载情况下的性能状况，判断系统的并发处理能力。
2.  发现系统的瓶颈：通过逐渐增加并发用户数，可以观察系统的性能是否随着并发用户数的增加而下降。当系统达到并发用户数的峰值时，如果性能出现明显下降，可能意味着系统存在瓶颈，需要进行优化。
3.  评估系统的稳定性：并发用户数的增加会增加系统的负载，通过观察系统在高并发情况下的稳定性，可以评估系统在长时间运行时的可靠性和稳定性。

具体计算并发用户数的方法可以根据测试需求和测试工具来确定。以下是一种常见的计算方法：

1.  定义测试场景：确定并发用户数的上限和递增步长。例如，设置并发用户数从10开始，每次增加10个用户，直到达到预设的最大并发用户数。
2.  配置测试工具：使用性能测试工具，如Apache JMeter，配置测试计划，并设置线程组的线程数为当前的并发用户数。
3.  执行测试：运行性能测试并观察系统的性能指标，如响应时间、吞吐量等。
4.  增加并发用户数：逐步增加并发用户数，重复步骤2和步骤3，直到达到预设的最大并发用户数。
5.  分析结果：根据测试结果分析系统在不同并发用户数下的性能表现，如响应时间的变化、吞吐量的变化等。

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其中，需要注意的是：**最大并发用户数是指系统能够同时处理的最大用户请求数量**。

它在性能测试主要用来确定评估系统在最大负载情况下的性能表现。通过测试系统在最大并发用户数下的性能，可以确定系统的极限容量，帮助规划系统的扩展和升级。

*  当系统达到最大并发用户数时，如果性能明显下降，可能意味着系统存在瓶颈，需要进行优化。最大并发用户数可以帮助发现系统在高负载情况下的性能瓶颈，指导性能优化工作。
 *  最大并发用户数的测试可以评估系统在长时间运行时的可靠性和稳定性。通过观察系统在最大负载情况下的表现，可以确定系统是否能够稳定运行，避免出现性能下降或系统崩溃等问题。

计算最大并发用户数的方法可以根据测试需求和测试工具来确定。以下是一种常见的计算方法：

1.  初始并发用户数：根据系统的预估容量和性能需求，设置一个初始并发用户数。
2.  增加并发用户数：逐步增加并发用户数，每次增加一定数量的用户，例如每次增加10个用户。
3.  监测系统性能：在每次增加并发用户数后，观察系统的性能指标，如响应时间、吞吐量等。如果系统的性能明显下降，可能意味着系统已经达到了最大并发用户数。
4.  继续增加并发用户数：如果系统的性能仍然稳定，可以继续增加并发用户数，直到系统的性能明显下降或达到预设的最大并发用户数。

需要注意的是，并发用户数的计算方法可能因测试工具和测试需求的不同而有所差异。在实际测试中，可以根据具体情况进行调整和优化。

## 4、吞吐量 ##

吞吐量(Throughput)在性能测试中是一个很重要的指标。

吞吐量表示系统在单位时间内可以处理或产生的工作量。对于Web系统,吞吐量通常指每秒可以处理的请求数或完成的交易数。作用:

1.  评估系统处理能力上限,反映最大负载能力。
2.  对比不同硬件架构、算法等对吞吐量的影响。
3.  与其他质量指标做trade-off,找到平衡。计算方法:
4.  测试时间内完成的总请求数/测试时间。
5.  每秒完成的请求数取平均。
6.  不同负载下吞吐量曲线峰值点为最大吞吐量。例如: 如果一台服务器在10秒内处理了1000个请求,则其吞吐量为:`1000/10 = 100 req/s`

随着负载的增加,吞吐量先增大后下降,峰值点吞吐量即为该服务器的最大处理能力。所以吞吐量直观反映了系统处理能力,是进行负载测试、容量规划的重要指标。提高吞吐量可以处理更多请求,但也要权衡其他指标。

## 5、吞吐量和并发数区别？ ##

吞吐量和并发用户数是性能测试中两个不同的指标，它们有着不同的含义和适用场景。

**吞吐量（Throughput）**：是指在单位时间内系统处理的请求数量。它主要用于评估系统的处理能力和性能。通过测试系统的吞吐量，可以了解系统在给定负载下能够处理的请求数量，从而评估系统的性能。吞吐量的计算方法是统计单位时间内的请求数量。

**并发用户数** ：是指同时存在的用户请求数量，表示系统当前承载的用户请求数量。它主要用于评估系统的并发能力和稳定性。通过测试系统的并发用户数，可以了解系统在给定负载下能够同时处理的用户请求数量，从而评估系统的并发性能。并发用户数的计算方法是统计同时存在的用户请求数量。

两者有以下区别:

1.  吞吐量(Throughput)表示系统在单位时间内可以处理的请求数或交易数。吞吐量越高表示系统处理能力越强。
2.  并发用户数(Concurrent Users)表示同时访问系统的活动用户数量。并发用户数增加会加大系统负载。两者的适用场景:

*  吞吐量更侧重测试系统的整体处理能力上限,用于测试系统可以承受的最大负载。
 *  并发用户数侧重模拟真实场景下的用户访问量,用于测试不同用户量下系统的性能表现。

吞吐量与并发用户数的区别在于，吞吐量是评估系统处理能力的指标，表示单位时间内系统处理的请求数量；而并发用户数是指同时存在的用户请求数量，表示系统当前承载的用户请求数量。

举个例子来说，如果一个系统的并发用户数为100，而吞吐量为200请求数/秒，那么系统在单位时间内（一秒）处理了200个请求，这些请求可能来自于100个并发用户。

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例如: 我们需要测试一个电商网站的峰值处理能力。可以定量增加并发用户数,直到吞吐量达到峰值后开始下降。此时的最大吞吐量就是系统的处理上限,对应并发用户数就是系统可承受的最大用户量。而后我们可以用不同并发用户数,测试各种普通场景下的系统响应时间、成功率等指标。所以两者都很重要,合理设置两者可以全面测试系统的性能。吞吐量测试峰值,并发用户数模拟真实场景。

## 6、负载到底是什么，和请求数、并发数之间的区别？ ##

在性能测试中，负载是指对系统施加的压力或负荷，即模拟实际使用情况下系统所面临的工作量和并发请求。

负载与请求数和并发数有以下区别：

*  负载：负载是对系统的整体压力的描述，它包括系统所面临的各种资源需求和操作。负载可以由多个方面组成，例如用户行为、并发请求、数据量、网络延迟等。负载可以用来模拟实际使用情况下系统所面临的不同工作量。
 *  请求数：请求数是指在单位时间内发送给系统的请求数量。它是衡量系统处理能力的指标之一。请求数通常用来评估系统在给定负载下的处理能力，即单位时间内系统能够处理的请求数量。
 *  并发数：并发数是指同时存在的用户请求数量，表示系统当前承载的用户请求数量。它是衡量系统并发能力的指标之一。并发数通常用来评估系统在给定负载下的并发性能，即系统能够同时处理的用户请求数量。

假设有一个在线购物网站，我们进行性能测试来评估系统的性能。在测试中，我们设置了不同的负载情况，包括用户行为、并发请求和数据量。

*  负载案例：我们首先模拟真实用户行为，例如浏览商品、搜索商品、添加到购物车和下单等。同时，我们设置了一定数量的并发请求，以模拟多个用户同时访问网站。此外，我们还增加了大量的商品数据，以增加系统对数据库的负载。这些组合在一起形成了系统的负载，模拟了实际使用情况下的工作量和压力。
 *  请求数和并发数案例：在上述负载情况下，我们可以统计单位时间内发送给系统的请求数量，例如每秒发送的请求数量。这些请求数量可以用来评估系统在给定负载下的处理能力。同时，我们还可以统计同时存在的用户请求数量，即并发用户数。这些并发用户数可以用来评估系统在给定负载下的并发性能。

负载、请求数、并发数三者的区别和关系可以用这样一个场景来解释: 假设我们要对一个购物系统做性能测试,设置2000个用户在1小时内对购物系统进行访问和操作。那么:

*  请求数:在1小时测试中,每个用户可能会进行多次操作,例如搜索商品、加购物车、结账等,总的请求数可能会达到 10000 个。
 *  并发数:我们可以设置每个用户每10秒做一次请求,那么在同一时刻大约有 2000/10=200 个并发请求。
 *  负载:整个1小时的测试中,系统需要承受总共10000个请求的负载。可以看出,负载表示总体请求量,反映系统在某段时间内需要处理的请求总数。并发数表示瞬时的同时处理请求数量。请求数是整个测试过程的请求总量。三者都需要结合时间区间来看。通过调节 above 并发用户数和请求频次,可以生成不同的负载来测试系统的性能。

通过以上案例，我们可以看出负载、请求数和并发数在性能测试中的不同含义和应用。负载是对系统整体压力的描述，而请求数和并发数是用来评估系统处理能力和并发性能的指标。

## 7、性能测试流程 ##

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在实际的工作中如何开展性能测试, 基本都是大同小异，可以按以下步骤进行性能测试:

1.  明确测试目的

首先要明确这次性能测试要达到的目标,是想知道系统的最大负载能力还是测试某种典型场景下的性能表现等。

1.  选择关键指标

根据测试目的选择一两个最关键的性能指标来关注,比如最大响应时间、平均响应时间、吞吐量、错误率等。不需要也不可能测试所有指标。

1.  设计测试场景

根据系统的实际使用场景设计合理的测试场景,确定并发用户数、请求量、测试时长等参数。

1.  运行测试案例

编写测试用例,在设定的场景下运行,生成负载进行测试。

1.  收集和分析结果

使用相关工具收集关键性能指标的监控结果,并进行分析。

1.  定位优化 根据分析结果找到性能瓶颈(CPU、IO、网络等),然后进行优化。
2.  重复测试 重新进行测试验证优化结果。

总之,可以从小范围出发,选择最关键的指标,设计有代表性的测试场景,以此为起点逐步扩大测试范围和优化系统。

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