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如何利用性能測試優(yōu)化系統(tǒng)

[2012/6/1]

　　對于一個開發(fā)比較成熟的業(yè)務系統(tǒng)而言，功能相對已經(jīng)完善，但在大業(yè)務量的情況下往往會出現(xiàn)各種異常。對此，需通過對系統(tǒng)進行配置修改或者產(chǎn)品框架調(diào)整來優(yōu)化系統(tǒng)。

　　在優(yōu)化系統(tǒng)過程中，最有效的手段就是對系統(tǒng)做性能測試，通過測試結(jié)果的收集分析，不斷進行系統(tǒng)優(yōu)化，最終達到系統(tǒng)在大業(yè)務量情況下穩(wěn)定運行的目的。

　　一、測試方法

　　測試方法主要通過測試過程中的測試步驟體現(xiàn)出來。測試步驟需根據(jù)每次的測試結(jié)果不斷調(diào)整，一個完善的測試方法需要不斷地進行性能測試和性能調(diào)整。在開始性能調(diào)整循環(huán)之前，必須確定以下兩點：一是建立業(yè)務模型，通過統(tǒng)計或數(shù)學模型的方法建立起科學的業(yè)務模型，如業(yè)務流程分布比例、平均負荷、峰值負載等;二是設置性能指標，作為判斷設計指標和實際性能處理指標的基準值，總體的系統(tǒng)吞吐量、系統(tǒng)的吞吐效率、響應時延等都是用于測量性能的常用度量標準。

　　確定以上兩點后，開始調(diào)整循環(huán)，這是一系列重復的受控性能試驗。重復圖1所示的四個調(diào)整循環(huán)階段，直至獲得在開始調(diào)整過程前建立的系統(tǒng)性能目標

　　二、測試階段

　　測試階段是調(diào)整循環(huán)操作的起點，此階段是根據(jù)測試的要求進行相關(guān)操作，為下一步結(jié)果統(tǒng)計提供相應的測試數(shù)據(jù)。此階段需要注意測試環(huán)境配置、測試用例的操作兩個要點。

　　1.測試環(huán)境配置

　　不同的測試環(huán)境會產(chǎn)生不同的測試結(jié)果，因此測試前需要對環(huán)境配置進行詳細的檢查。

　　(1)檢查網(wǎng)絡連通性。網(wǎng)絡暢通是測試能夠正常進行的基本前提。

　　(2)檢查流量模型是否超出系統(tǒng)負荷。如果將要加的壓力大大超出系統(tǒng)的負荷，會對系統(tǒng)產(chǎn)生傷害，并可能在測試過程中出現(xiàn)宕機、告警等異常情況。

　　(3)檢查被測系統(tǒng)的系統(tǒng)配置。此系統(tǒng)配置包括軟件版本和硬件配置兩個方面，不同的系統(tǒng)配置會產(chǎn)生不同的測試結(jié)果，故測試之前應對被測系統(tǒng)的配置進行嚴格核對，檢查是否是測試所需的系統(tǒng)配置。

　　(4)檢查測試工具的參數(shù)配置。在性能測試中，必須利用測試工具來模擬大業(yè)務量。對于一個功能相對完善的測試工具，不但能模擬大業(yè)務量，而且還能夠配置壓力遞增方式、壓力大小、壓力持續(xù)時間等參數(shù)。在測試之前需要根據(jù)測試的需求檢查相應參數(shù)配置是否滿足測試要求。

　　2.測試用例操作

　　測試過程中，性能測試主要按照測試用例規(guī)定的內(nèi)容去逐步操作。一般來講性能測試用例內(nèi)容大體分成測試環(huán)境配置、預置條件、測試步驟、預期結(jié)果、判定原則、測試結(jié)果六個方面。

　　環(huán)境配置是指按照測試的需求配置測試環(huán)境，包括網(wǎng)絡的組網(wǎng)、系統(tǒng)的參數(shù)配置等;測試預置條件是指為了真實模擬一些場景，需要在測試之前在系統(tǒng)中預置一些條件，例如在郵箱系統(tǒng)的性能測試過程中，為了模擬業(yè)務開展的實際情況測試，需要在郵件系統(tǒng)中預先存儲一些積壓的郵件;測試步驟是指在環(huán)境配置完成及預置條件完成后，如何對系統(tǒng)加壓的過程，一般而言，首先確定壓力的生成形式(如階梯型遞增、二次曲線形式遞增等)，然后確定壓力遞增的時間，最后要求壓力保持的時間;預期結(jié)果是指通過理論及經(jīng)驗分析，對實際測試結(jié)果的一個預期指標，此內(nèi)容是檢驗測試結(jié)果的一個依據(jù);判定原則是制定出一個標準來判斷測試是否滿足要求，此原則的制定很大程度上依據(jù)測試的預期結(jié)果;測試結(jié)果是根據(jù)實際測試情況及參考預期結(jié)果和判定原則對測試的一個總體結(jié)論，其結(jié)論包括此項測試是否通過及測試的相應指標記錄兩個方面。

　　3.結(jié)果統(tǒng)計

　　此過程是調(diào)整循環(huán)內(nèi)容中一個承上啟下的環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來源于上一次的測試結(jié)果，并為下一步的數(shù)據(jù)分析提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　結(jié)果的統(tǒng)計可以來源于被測系統(tǒng)和測試工具本身兩個方面，在統(tǒng)計過程中不但要考慮到從被測系統(tǒng)中統(tǒng)計數(shù)據(jù)還要兼顧到測試工具本身的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。一般來講，從被測系統(tǒng)可以直接通過系統(tǒng)的日志統(tǒng)計出系統(tǒng)資源消耗(如CPU、內(nèi)存的占用率等);從測試工具本身可以統(tǒng)計出壓力的大小、業(yè)務處理時延、業(yè)務處理成功率等指標。結(jié)果統(tǒng)計階段需要將以上兩個方面的數(shù)據(jù)一并統(tǒng)計出來，為下一步數(shù)據(jù)分析提供重要依據(jù)。

　　4.結(jié)果分析

　　通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計收集到系統(tǒng)所需的性能數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進行分析以確定系統(tǒng)瓶頸。在這里，需要明確的是統(tǒng)計到的體現(xiàn)性能數(shù)據(jù)僅具有指示性，它并不一定就可以確定實際的瓶頸在哪里，因為一個性能問題可能由多個原因所致。因此，在結(jié)果分析階段需要從系統(tǒng)的角度去分析并查找原因，千萬不能走入“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的誤區(qū)。在結(jié)果分析階段應該注意到以下幾個方面。

　　(1)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的敏感性，能夠主動發(fā)現(xiàn)一些貌似“合理”的數(shù)據(jù)問題。

　　(2)數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)性，能夠通過測試數(shù)據(jù)的表象，從系統(tǒng)的角度對數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸。

　　(3)數(shù)據(jù)合理的疑問性，測試工作的目的就是要發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化系統(tǒng)，所以應該抱著對所有數(shù)據(jù)懷疑的態(tài)度去分析測試數(shù)據(jù)，這樣才能做到不遺漏任何的“可疑”數(shù)據(jù)。

　　(4)結(jié)果分析的分步性，通過測試經(jīng)驗，對于測試結(jié)果分析可以分成六步進行，包括觀察、初步假設、預測、測試、控制和結(jié)論，結(jié)論由該過程積累的最佳證據(jù)集合所支持的假設組成。

　　三、總結(jié)

　　在循環(huán)調(diào)整的過程中，測試、結(jié)果統(tǒng)計、結(jié)果分析環(huán)節(jié)的最終目的是要對系統(tǒng)進行優(yōu)化。因此，系統(tǒng)優(yōu)化的依據(jù)直接來源于對測試結(jié)果的分析。通常來講，對于一個比較成熟的系統(tǒng)，系統(tǒng)的絕大多數(shù)優(yōu)化工作往往是對系統(tǒng)配置的優(yōu)化，只有少部分的優(yōu)化工作是對系統(tǒng)設計的修改。

　　通過對結(jié)果的分析，可以大體定位出系統(tǒng)問題出現(xiàn)在哪里，隨后對系統(tǒng)配置進行更改及優(yōu)化。此優(yōu)化過程大部分的工作是嘗試性和不間斷性的，需要不斷嘗試配置參數(shù)的改變，然后驗證此配置的修改是否達到預期目的。如果沒有達到預期目的，需要進一步對配置進行修改和驗證。根據(jù)以往的測試經(jīng)驗，實現(xiàn)參數(shù)配置更改的最重要規(guī)則是一次僅實現(xiàn)一個配置更改。這主要是由于系統(tǒng)某一個模塊/單元出現(xiàn)問題可能是由多個模塊/單元的瓶頸導致的。因此，分別處理每個問題很重要。如果同時進行多個更改，將不可能準確地評定每次更改的影響。

　　實現(xiàn)了配置更改后，必須對修改后的系統(tǒng)進行測試，確定更改對系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。如果幸運，性能提高到預期的水平，這時便可以退出。如果不是這樣，則必須重新逐步進行調(diào)整循環(huán)。

　　綜合考慮以上的內(nèi)容，一個調(diào)整循環(huán)的流程才算基本完成，根據(jù)調(diào)整的結(jié)果來考慮是否進入下一部調(diào)整循環(huán)的階段。