逐步分析，Web项目性能测试实战

Hi，大家好。随着行业的快速发展，软件系统越来越复杂，功能越来越多，测试人员除了需要保证基本的功能测试质量，性能也随越来越受到人们的关注。但是一提到性能测试，很多人就直接连想到Loadrunner，认为LR就等于性能测试。LR只是性能测试的一个工具，但性能测试不仅仅是LR，本文就给大家逐步开展Web端性能测试。

一

性能测试指标

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性能测试目标

软件性能测试的目的主要有以下3点：

• 评价系统当前性能，判断系统是否满足预期的性能需求。
• 寻找软件系统可能存在的性能问题，定位性能瓶颈并解决问题。
• 判定软件系统的性能表现，预见系统负载压力，在应用部署之前，评估系统性能。

而对于用户来说，则最关注的是当前系统：

• 是否满足上线性能要求？
• 系统极限承载如何？
• 系统稳定性如何？

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性能测试关键指标

资源指标

• CPU使用率：指用户进程与系统进程消耗的CPU时间百分比，长时间情况下，一般可接受上限不超过85%。
• 内存利用率：内存利用率=（1-空闲内存/总内存大小）*100%，一般至少有10%可用内存，内存使用率可接受上限为85%。
• 磁盘I/O: 磁盘主要用于存取数据，因此当说到IO操作的时候，就会存在两种相对应的操作，存数据的时候对应的是写IO操作，取数据的时候对应的是是读IO操作，一般使用% Disk Time（磁盘用于读写操作所占用的时间百分比）度量磁盘读写性能。
• 网络带宽：一般使用计数器Bytes Total/sec来度量，Bytes Total/sec表示为发送和接收字节的速率，包括帧字符在内。判断网络连接速度是否是瓶颈，可以用该计数器的值和目前网络的带宽比较。

系统指标

• 并发用户数：某一物理时刻同时向系统提交请求的用户数。
• 在线用户数：某段时间内访问系统的用户数，这些用户并不一定同时向系统提交请求。
• 平均响应时间：系统处理事务的响应时间的平均值。事务的响应时间是从客户端提交访问请求到客户端接收到服务器响应所消耗的时间。对于系统快速响应类页面，一般响应时间为3秒左右。
• 事务成功率：性能测试中，定义事务用于度量一个或者多个业务流程的性能指标，如用户登录、保存订单、提交订单操作均可定义为事务
• 超时错误率：主要指事务由于超时或系统内部其它错误导致失败占总事务的比率。

二

性能结果分析

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测试结果分析

LoadRunner性能测试结果分析是个复杂的过程，通常可以从结果摘要、并发数、平均事务响应时间、每秒点击数、业务成功率、系统资源、网页细分图、Web服务器资源、数据库服务器资源等几个方面分析，如图1- 1所示。

性能测试结果分析的一个重要的原则是以性能测试的需求指标为导向。我们回顾一下本次性能测试的目的，正如 所列的指标，本次测试的要求是验证在30分钟内完成2000次用户登录系统，然后进行考勤业务，最后退出，在业务操作过程中页面的响应时间不超过3秒，并且服务器的CPU使用率、内存使用率分别不超过75%、70%；

那么按照所示的流程，我们开始分析，看看本次测试是否达到了预期的性能指标，其中又有哪些性能隐患，该如何解决？

图1- 1性能测试结果分析流程图

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结果摘要

LoadRunner进行场景测试结果收集后，首先显示的该结果的一个摘要信息，如图1- 2所示。

(1) 测试概要

• 场景执行情况
• Statistics Summary（统计信息摘要）
• Transaction Summary（事务摘要）
• HTTP Responses Summary（HTTP响应摘要）

以简要的信息列出本次测试结果。

图1- 2 性能测试结果摘要图

(2)场景执行情况

该部分给出了本次测试场景的名称、结果存放路径及场景的持续时间，如图1- 3所示。

从该图我们知道，本次测试从15:58:40开始，到16:29:42结束，共历时31分2秒。与我们场景执行计划中设计的时间基本吻合。

图1- 3场景执行情况描述图

(3) Statistics Summary（统计信息摘要）

该部分给出了场景执行结束后并发数、总吞吐量、平均每秒吞吐量、总请求数、平均每秒请求数的统计值，如图1- 4所示。

从该图我们得知，本次测试运行的最大并发数为7，总吞吐量为842,037,409字节，平均每秒的吞吐量为451,979字节，总的请求数为211,974，平均每秒的请求为113.781，对于吞吐量，单位时间内吞吐量越大，说明服务器的处理能越好，而请求数仅表示客户端向服务器发出的请求数，与吞吐量一般是成正比关系。

(4) Transaction Summary（事务摘要）

该部分给出了场景执行结束后相关Action的平均响应时间、通过率等情况，如图1- 5所示。

从该图我们得到每个Action的平均响应时间与业务成功率。

注意：因为在场景的“Run-time Settings”的“Miscellaneous”选项中将每一个Action当成了一个事务执行，故这里的事务其实就是脚本中的Action。

图1- 5 事务摘要图

(5) HTTP Responses Summary（HTTP响应摘要）

该部分显示在场景执行过程中，每次HTTP请求发出去的状态，是成功还是失败，都在这里体现，如图1- 6所示。

从图中可以看到，在本次测试过程中LoadRunner共模拟发出了211974次请求（与“统计信息摘要”中的“Total Hits”一致），其中“HTTP 200”的是209811次，而“HTTP 404”则有2163，说明在本次过程中，经过发出的请求大部分都能正确响应了，但还是有部分失败了，但未影响测试结果

• “HTTP 200”表示请求被正确响应，
• “HTTP 404”表示文件或者目录未能找到。

有朋友可能会问，这里出现了404的错误，为什么结果还都通过了。出现这样问题的原因是脚本有些页面的请求内容并非关键点，比如可能请求先前的cookie信息，如果没有就重新获取，所以不会影响最终的测试结果。

图1- 6 HTTP响应摘要

三

性能指标分析

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并发数分析

“Running Vusers（运行的并发数）”显示了在场景执行过程中并发数的执行情况。它们显示Vuser的状态、完成脚本的Vuser的数量以及集合统计信息，将这些图与事务图结合使用可以确定Vuser的数量对事务响应时间产生的影响。

图1- 7显示了在OA系统考勤业务性能测试过程中Vusers运行情况，从图中我们可以看到，Vusers的运行趋势与我们场景执行计划中的设置是一样，表明在场景执行过程中，Vusers是按照我们预期的设置运行的，没有Vuser出现运行错误，这样从另一个侧面说明我们的参数化设置是正确的，因为使用唯一数进行参数化设置，如果设置不正确，将会导致Vuser运行错误。在脚本中我们加入了这样一段代码：

上述代码的意思是说，如果登录失败了，就退出脚本的迭代；

那么什么原因可能会导致登录失败呢？就是我们前面参数化的设置，一旦Vuser分配不到正确的登录账号，就可能导致登录失败，从而引起Vuser停止运行。所以，从图1- 7的表现，可以认为参数化是没有问题的。

图1- 7 运行的并发数图

测试脚本中我们还使用了集合点，那么这里还可以看看集合点在场景执行过程中的表现，点击左边的“New Graph”，出现图1- 8，展开“Vusers”前的加号，双击“Rendezvous”，出现集合点的图形后，点击【Close】，关闭添加新图界面图

1- 8 添加集合点统计图

集合点的图形如图1- 9所示，从图中可以看到，所有用户到达集合点后，立刻就释放了。与之前设定的集合点策略设置“所有运行用户到达后释放“是一致的。假设这样的一种情况，Running的Vusers有10个，集合点策略设置是“所有运行用户到达后释放”，而集合点图形显示的最大释放Vusers是7个，那么就表示有些Vuser超时了，引起超时的原因可能是Vuser得到的响应超时了，可以结合平均事务响应时间再详细分析原因。

图1- 9 集合点状态图

我们本次测试Running Vusers与集合点是一致，说明整个场景执行过程中，并发数用户的执行正确，OA系统测试服务器能够应付7个并发用户的业务操作。

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响应时间

在性能测试要求中我们知道，有一项指标是要求登录、考勤业务操作的页面响应时间不超过3秒，那么本次测试是否达到了这个要求呢？我们先来看“Average Transaction Response Time（平均事务响应时间图）”（图1- 10），这张图是平均事务响应时间与结果摘要中的“Transaction Summary”合成的。

图1- 10 平均事务响应时间图

从图形下部我们可以看到，登录部分对应的Action是“submit_login”，考勤业务提交对应的Action是“submit_sign”，他们的“Average Time（平均响应时间为）”分别是4.425秒与0.848秒，从这两个数值来看，考勤业务的事务响应时间0.848秒小于预期的3秒，达到了要求，而登录是4.425秒，大于预期的3秒，不符合要求。这样的结果是不正确的。

因为在统计的登录业务的时候，我们没有去除思考时间，所以，登录功能的实际事务时间应该是4.425秒-3秒=1.425秒，小于预期的3秒，故登录业务的事务响应时间也达到了我们的要求。在平时的性能测试活动中，统计结果的时候需要去掉思考时间，加上思考时间是为了真实的模拟用户环境，统计结果中除去思考时间是为了更真实的反映服务器的处理能力，两者并不矛盾。

看完了“Average Time”，我们再看“90 Percent Time”，这个时间从某种程度来说，更准确衡量了测试过程中各个事务的真实情况，表示90%的事务，服务器的响应都维持在某个值附近，“Average Time”值对于平均事务响应时间变动趋势很大的情况统计就不准确了，比如有三个时间：1秒、5秒、12秒，则平均时间为6秒，而另外一种情况：5秒、6秒、7秒，平均时间也为6秒，显然第二种比第一种要稳定多了。

所以，我们在查看平均事务响应时间的时候，先看整体曲线走势，如果整体趋势比较平滑，没有忽上忽下的波动情况，取“Average Time”与“90 Percent Time”都可以，如果整体趋势毫无规律，波动非常大，我们就不用“Average Time”而使用“90 Percent Time”可能更真实些。

从图1-10可以看出，所有Action平均事务响应时间的趋势都非常平滑，所以使用“Average Time”与“90 Percent Time”差别不是很大，用哪个都可以。这里是使用最常用的统计方法“90 Percent Time”。登录业务的“90 Percent Time”是5.298秒-3秒（思考时间）=2.298秒，考勤业务的“90 Percent Time”是1.469秒，没有思考时间，那么就是实打实的啦。根据上面的计算，本次测试结果记录如下图所示。

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每秒点击数

“Hits per Second（每秒点击数）”反映了客户端每秒钟向服务器端提交的请求数量，如果客户端发出的请求数量越多，与之相对的“Average Throughput (bytes/second)”也应该越大，并且发出的请求越多会对平均事务响应时间造成影响，所以在测试过程中往往将这三者结合起来分析。

图1- 11显示的是“Hits per Second”与“Average Throughput (bytes/second)”的复合图，从图中可以看出，两种图形的曲线都正常并且基本一致，说明服务器能及时的接受客户端的请求，并能够返回结果。

如果“Hits per Second”正常，而“Average Throughput (bytes/second)”不正常，则表示服务器虽然能够接受服务器的请求，但返回结果较慢，可能是程序处理缓慢。如果“Hits per Second”不正常，则说明客户端存在问题，那种问题一般是网络引起的，或者录制的脚本有问题，未能正确的模拟用户的行为。具体问题具体分析，这里仅给出一些建议。

图1- 11 每秒点击数与每秒吞吐量复合图

对于本次测试来说，“Hits per Second”与“Average Throughput(bytes/second)”都是正常的，而且整体表现还是不错的。

一般情况下，这两种指标用于性能调优，比如给定了几个条件，去检测另外一个条件，用这两个指标衡量，往往起到很好的效果。比如要比较某两种硬件平台的优劣，就可以使用相同的配置方法部署软件系统，然后使用相同的脚本、场景设计、统计方法去分析，最终得出一个较优的配置。

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业务成功率

“业务成功率”这个指标在很多系统中都提及到，比如电信的、金融的、企业资源管理的等等。举个例子，我们楼下的建行，假如每天的业务类别是这样的：20个开户，5个销户，300个存款，500取款，100个汇款等，那么在做他们的营业系统测试时就需要考虑业务成功率了，一般不得低于98%。具体的业务成功率是什么意思呢？

排除那些复杂的业务，比如异步处理的业务（移动的套卡开通就是异步的），业务成功率就是事务成功率，用户一般把一个Aciton当做一笔业务，在LoadRunner场景执行中一笔交易称为一个事务。所以，说业务成功率其实就是事务成功率、通过率的意思。在“Transaction Summary”中我们可以很明确的看到每个事务的执行状态，如图1- 12所示。

图1-12 事务状态统计图

从图中可以看出，所有的Aciton都是绿色的，即表示为Passed，同时除了vuser_init与vuser_end两个事务，其他的事务通过数为2163，也就表明在30分钟的时间里，共完成了2163次登录考勤业务操作。那么根据这些可以判断本次测试登录业务与考勤业务的成功率是100%，再次更新测试结果记录表如下表所示。

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系统资源

系统资源图显示了在场景执行过程中被监控的机器系统资源使用情况，一般情况下监控机器的CPU、内存、网络、磁盘等各个方面。本次测试监控的是测试服务器的CPU使用率与内存使用率，以及处理器队列长度，具体的数据如图1- 13所示。

图1- 13 测试服务器系统资源监控结果图

从图中可以看出，CPU使用率、可用物理内存、CPU的队列长度三个指标的曲线逗较为平滑，三者的平均值分别为：53.582%、83.456M、8.45，而测试服务器总的物理内存为384M，那么内存使用率为（384-83.456）/384=78.26%，根据本次性能测试要求的：CPU使用率不超过75%，物理内存使用率不超过70%这两点来看，内存的使用率78.26%大于预期的70%，故内存使用率不达标。

根据Windwos资源性能指标的解释，一般情况下，如果“Processor Queue Length（处理器队列长度）”一直超过二，则可能表示处理器堵塞，我们这里监控出来的数值是8.45，而且总体上保持平衡，那么由此推断，测试服务器的CPU也可能是个瓶颈。同时在测试过程中，场景执行到23分半钟的时候，报出了错误！未找到引用源。的错误，意思是说被监控的服务器当前无法再进行计数器数据的获取了，所以，本次操作系统资源的监控只得到了场景执行的前23分半钟的数据。这样对本次测试结果有一定的影响。

获得上述数据后，最新的测试结果记录表如下表所示。

从上表数据来看，本次测试总体上已经达到了预期的性能指标，但从其他的数据，比如CPU的队列长度、内存使用率来看，被测服务器的硬件资源需要提升。

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网页细分图

网页细分图可以评估页面内容是否影响事务响应时间。

使用网页细分图，可以分析网站上有问题的元素（例如下载很慢的图像或打不开的链接）。我们这里查看一下网页细分图中的“Page Download Time Breakdown”，点击错误！未找到引用源。左边的“New Graph”，出现图1- 14，展开“Web Page Diagnostics”前的加号，双击“Page Download Time Breakdown”，待出现“Page Download Time Breakdown”监控图后，点击【Close】按钮关闭添加监控图界面。

图1- 14 添加网页细分图

在监控图列表中，我们看到图1- 15，从图中我们看到，在所有的页面中，登录后的用个人面页面“http://192.168.0.52:8080/oa/oa.jsp”的下载时间最长。

图1- 15 网页下载时间细分图

图1- 16详细列出了每个页面所消耗的时间分布，图中每一个指标含义见表所示。该表由LoadRunner使用手册提供。通过这些指标的数据，我们可以轻易的判断是哪个页面、哪个请求导致了响应时间变长，甚至响应失败。

图1- 16 oa.jsp页面下载时间分布图

对于本次测试，从网页细分图来看，基本上每个页面的加载时间都是预期范围内，oa.jsp页面因为集成了用户的个人工作平台，需要检索很多的数据，并合成了很多图片，所以相应的加载时间较长，这是正确的。

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Web服务器资源

上述所有的监控图形LoadRunner都可以提供，但对于某些测试监控图来说，LoadRunner就没有提供了，期望其新版支持这些功能，当然想监控Tomcat、Jboss或者其他的Web服务器可以SiteScope工具，这个工具配置较为复杂，根据个人需要吧。

我这里监控Tomcat使用的是ManageEngine Applications Manager 8的试用版，测试结束后得出Tomcat的JVM使用率如图1- 17所示。

图1- 17 Tomcat JVM使用率监视图

从图中我们可以明显看出，Tomcat的JVM使用率不断上升，配置Tomcat时共分配了100M左右的物理内存给其，测试初期使用的JVM相对来说较少，我们的测试场景是从15:58:40开始，到16:29:42结束，共历时31分2秒。

从图中看到，从16:00到16:30这个时间内，也就是测试场景执行期间，JVM的使用率不断上升，并没有在请求达到均衡状态后也呈现一种平衡状态，所以，从这点可以推断，如果测试场景继续执行，或者加大并发数，最终必将导致Tomcat内存不够用而报出“Out Of Memory”内存溢出的错误。在正常情况下，内存的使用应该与“Hit per Second”、“Average Throughput (bytes/second)”等监控图的图形走势是一致的。

从上述过程可以得出一个结论，出现图1- 17中的问题，可能有两个原因：

• Tomcat的内存分配不足；
• 程序代码有错误，可能导致内存泄露。

解决方法：

为Tomcat分配更多的内存，如果是使用的catalina.sh或Catalina.bat启动的Tomcat，则可在这两个文件中添加“SET CATALINA_OPTS= -Xms300m –Xmx300m”，如果使用的winnt服务方式启动的Tomcat，则可在“运行”中输入“regedit”进入注册表，然后在“HKEY_LOCAL_MACHINE-->SOFTWARE-->Apache Software Foundation-->Process Runner 1.0-->Tomcat5-->Parameters”修改两个属性，一个是JvmMs，另外一个是JvmMx，如图1- 18所示。

检查程序代码，使用一些内存泄露检查工具进行清查。

图1- 18修改Tocat的JVM数据

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数据库服务器资源

数据库服务器资源监控相对来说就复杂的多了，现在常用的数据有Mysql、SQL Server、Oracle、DB2等，LoadRunner提供对后面几种数据库的监控方法，但对Mysql没有提供对应的监控方法。他不提供，咱们就自己找监控工具，我这里使用的是Spotlight，该工具监控数据库的好处是配置连接简单，不仅能监控数据库，还能监控操作系统的资源，监控结果直观明了。

错误！未找到引用源。显示了Mysql数据库在场景执行过程中SQL语句的执行情况，从图中可以看到，“Selects（查询）”与“Inserts（插入）”两种语句执行的趋势在场景执行过程中是比较平滑，并且测试中没有错误发现，也就说明在处理相关业务时Mysql的处理是正常的。

假如这两种SQL语句任何一个出现波动很大的情况，就可以推出在场景执行过程中存在页面错误，因为这些语句不执行，就表明某些页面未被加载或者某些功能未被使用。在本次测试中，OA系统的“oa.jsp”页面有大量的“Selects（查询）”语句，而考勤操作则是“Inserts（插入）”，所以，只要有一方出问题，必然表示测试过程中存在页面打不开或者考勤不成功的错误。