第13回 负载、性能测试和容量测试的关系和区别

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对于软件应用系统，仅仅从功能上满足用户的需求是不够的，还需要从性能、可用性等方面更好地满足客户的需要。

尤其对于实时软件系统、嵌入式系统和在线服务系统，这方面要求更高些。这就要求我们要做好系统的压力测试、性能测试、容量测试，以保证系统能提供良好的高性能、高可用性，让客户满意。<o:p></o:p>

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1．强度测试或压力测试<o:p></o:p>

强度或压力测试是在一种需要异常数量、频率或资源的方式下，执行可重复的负载测试，以检查程序对异常情况的抵抗能力，找出性能瓶颈。异常情况,主要指那些峰值、极限值、大量数据的长时间处理等，包括：

• 连接或模拟了最大（实际或实际允许）数量的客户机；
• 所有客户机在长时间内执行相同的、性能可能最不稳定的重要业务功能；
• 已达到最大的数据库大小，而且同时执行多个查询或报表事务
• 当中断的正常频率为每秒一至两个时，运行每秒产生十个中断的测试用例；
• 运行可能导致虚存操作系统崩溃或大量数据对磁盘进行存取操作的测试用例等。
  

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压力测试可以分为稳定性测试和破坏性测试：

• 稳定性压力测试。在选定的压力值下，持续运行24小时以上的测试。通过压力测试，可以考察各项性能指标是否在指定范围内，有无内存泄漏、有无功能性故障等。
• 破坏性压力测试。在压力稳定性测试中可能会出现一些问题，如系统性能明显降低，但很难暴露出其真实的原因。通过破坏性不断加压的手段，往往能快速造成系统的崩溃或让问题明显的暴露出来。

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在压力测试中，会给程序加上一些跟踪机制（如log、日志等），然后查看监视系统、服务器等性能的日志文件是必要的，找出问题出现的关键时间或检查测试运行参数，通过分析问题或参数从而有目的地调整测试策略或测试环境，使压力测试结果真实地反映出软件的性能。<o:p></o:p>

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2．性能测试<o:p></o:p>

系统的性能指标，一般赢在产品需求文档中有明确定义，有三种形式描述软件系统的性能指标：

• 给出产品性能的主要指标，如在100000记录中查询一个特定数据的时间为0.5秒。
• 以某个已发布的版本为基线，如比上一个版本的性能提高30-50%。
• 和竞争对手的同类产品比较。

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性能测试，根据其目的分为：

• 产品性能质量测试，通过测试，决定产品是否达到产品规格书所要求的性能指标（非功能性需求）
• 基准值测试，通过对当前产品的性能测试，确定产品具体的性能指标，建立性能指标基准。基准值，作为后继产品发布的性能参考（在新版本中，性能指标要求只升不降）或和竞争对手产品比较的参考。
• 性能规划测试，通过不断的测试，确定所需要的硬件配置（内存、CPU、网络等）、软件配置，以满足实现定义的性能指标要求。这种测试，对于软件系统的部署是非常有意义的。同时，也可以进一步了解硬件参数、软件参数对系统性能的影响程度，从而保证系统具有很好的扩充性或事先制定较好的系统增容的计划。

性能测试的方法，主要有：

• 稳定压力加载，一次性将负载加到某个水平，持续一段时间，也称为flat测试。
• 逐渐加载或交替加载到某个负载水平，也称为“ramp-up”测试。
• 峰谷测试，确定从系统高峰时间的负载转为几乎空闲、再攀升到高负载这样峰值交替情况下的系统性能状态/指标。这种测试兼有容量测试的特点或属于容量测试的一部分。

性能测试，一般都通过测试工具来模拟人为的操作而进行。性能测试的重点在于测试环境的建立、前期数据的设计与后期数据的分析。因为性能测试需要获得一定特定条件下(如100、200、500、1000个实时的连接)的系统占用资源（CPU、内存等）数据或系统行为表现，而且还要依靠测试工具或软件系统记录下这些指标变化的数据结果。例如，如果对一个Browser/Server结构的网络实时在线的培训系统软件进行测试，系统性能焦点是在不同数量的并发连接下，服务器的CPU、内存的占用率、客户端的响应时间等，如表1所示。

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表1 HTTP连接性能表<o:p></o:p>

HTTP<o:p></o:p>

1´5<o:p></o:p>

1´50<o:p></o:p>

1´100<o:p></o:p>

1´300<o:p></o:p>

1´500<o:p></o:p>

1´600<o:p></o:p>

1´700<o:p></o:p>

1´800<o:p></o:p>

1´900<o:p></o:p>

……<o:p></o:p>

10´5<o:p></o:p>

60´5<o:p></o:p>

CPU (%)<o:p></o:p>

1.2<o:p></o:p>

2.5<o:p></o:p>

4.5<o:p></o:p>

11<o:p></o:p>

20<o:p></o:p>

20<o:p></o:p>

28<o:p></o:p>

23<o:p></o:p>

25<o:p></o:p>

…　<o:p></o:p>

4<o:p></o:p>

24<o:p></o:p>

物理内存(M)<o:p></o:p>

55<o:p></o:p>

45<o:p></o:p>

38<o:p></o:p>

38<o:p></o:p>

32<o:p></o:p>

48<o:p></o:p>

75<o:p></o:p>

46<o:p></o:p>

37<o:p></o:p>

…　<o:p></o:p>

178<o:p></o:p>

232<o:p></o:p>

虚拟内存(M)<o:p></o:p>

836<o:p></o:p>

841<o:p></o:p>

831<o:p></o:p>

855<o:p></o:p>

865<o:p></o:p>

858<o:p></o:p>

867<o:p></o:p>

874<o:p></o:p>

884<o:p></o:p>

…　<o:p></o:p>

871<o:p></o:p>

1,472<o:p></o:p>

加入时间(s)<o:p></o:p>

12.04<o:p></o:p>

12.14<o:p></o:p>

11.6<o:p></o:p>

15.48<o:p></o:p>

126.1<o:p></o:p>

104.76<o:p></o:p>

168.1<o:p></o:p>

123.7<o:p></o:p>

218.11<o:p></o:p>

…　<o:p></o:p>

12.01<o:p></o:p>

9.17<o:p></o:p>

建会时间(s)<o:p></o:p>

12.01<o:p></o:p>

11.35<o:p></o:p>

12.38<o:p></o:p>

13.32<o:p></o:p>

13.63<o:p></o:p>

14.06<o:p></o:p>

16.35<o:p></o:p>

14.98<o:p></o:p>

17.68<o:p></o:p>

…　<o:p></o:p>

10.9<o:p></o:p>

11.39<o:p></o:p>

延时(s)<o:p></o:p> …….<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

…<o:p></o:p>

断开时间(s)<o:p></o:p>

8.58<o:p></o:p>

9.11<o:p></o:p>

7.94<o:p></o:p>

9.09<o:p></o:p>

8.26