性能测试基础介绍
性能测试基础介绍
1.性能测试的意义
1.1.现状
互联网行业发展迅猛，用户量大幅增加；业务和系统架构日益复杂，数据量持续增长，用户对系统性能的要求也越来越高。在某些场景下，用户不仅仅满足于功能的实现，更在意系统的响应速度和稳定性。
1.2.什么是性能测试
性能测试是通过一定的手段，在多并发情况下，获取被测系统的各项性能指标，验证被测系统在高并发下的处理能力、响应能力，以及稳定性等，以确保系统能够满足预期性能要求。同时，性能测试还能帮助定位性能瓶颈，排查性能隐患，保障系统质量，提升用户体验。
2.什么样的系统需要做性能测试
- 用户量大，PV（页面浏览量）较高的系统
- 系统核心模块/接口
- 业务逻辑/算法比较复杂
- 促销/活动推广计划
- 新系统，新项目
- 线上性能问题验证和调优
- 新技术选型
- 日常系统性能回归
3.性能测试关键指标
3.1.并发用户数
并发用户数是指同时向服务器发送请求的用户数量。这个概念容易与注册用户和在线用户混淆：
- 注册用户：在系统中注册成功的用户数量，也就是数据库里存储的用户数量
- 在线用户：同时处于在线状态的用户数量，也就是已经登录成功的用户数量
- 并发用户：同时向服务器发送请求的用户数量，也就是正在做同一个业务的用户数
以银行为例，注册用户就是银行的开卡用户数；在线用户就是进到银行内部的用户数，但是有些用户可能正在里面休息，不办业务，并不会对银行造成压力，并发用户就是正在办理取款业务的用户数。
注册用户>在线用户>并发用户
3.2.TPS（每秒钟处理的事务数）
TPS（Transaction Per Second）是指每秒钟处理的事务数。在服务端接口性能测试中，事务Transaction可以理解成一次接口调用，所以TPS其实就是服务端每秒钟处理多少次接口调用。如果TPS越高，证明服务端项目的处理能力就越好，性能就越好。
还是以银行来举例，如果有很多财务人员同时来银行办业务，假设银行每秒能处理1000笔业务，那就可以说银行业务的TPS=1000，这个数值越大，证明银行单位时间内能办的业务就越多，性能就越好。
3.3.响应时间
响应时间是指服务端处理完一个请求所花费的时间，通常时间单位为毫秒ms。响应时间包括网络传输的总时间和各组件业务处理时间。
3.3.1平均响应时间
平均响应时间是n多个请求响应时间的平均值。平均响应时间越短，代表性能越好，TPS就越高。银行办理业务的速度越快，单位时间内处理的业务量越多，因此性能就越好。
3.3.2.TOP响应时间
TOP响应时间是将所有请求的响应时间从大到小进行排序，计算指定比例的请求都是小于某个时间。该指标统计的是大多数请求的耗时。
- Tp90（90%响应时间）：90%的请求耗时都低于某个时间
- Tp95（95%响应时间）：95%的请求耗时都低于某个时间
- Tp99（99%响应时间）：99%的请求耗时都低于某个时间
同时有平均响应时间和top响应时间，一般情况下以平均响应时间为主，top响应时间最大值和平均响应时间相差较大的时候需要关注top响应时间。
3.4.TPS、响应时间和并发数的关系
还是银行的例子，站在银行的角度来看，随着办业务的人越多，那同一时刻银行的处理业务量就越大，但是银行的处理能力总有 一个上限，当用户量达到某个值后，处理能力就能达到巅峰。此时如果再来更多的用户，银行的处理能力也不会增加了。
在系统达到性能瓶颈之前，TPS和并发数成正比关系，即并发数越高，TPS越高；达到瓶颈后，并发数增加，TPS不会继续增高（甚至会下降），这个最高的tps出现的点，叫做 拐点 。TPS和平均响应时间成反比关系，即平均响应时间越小，TPS就越高。
响应时间单位为秒的情况下
TPS = 1 / 响应时间 * 并发数
TPS = 并发数 / 响应时间
3.5.其它性能测试指标
- 成功率： 请求的成功率
- PV（Page View） ： 页面/接口的访问量
- UV（Unique Visitor） ： 页面/接口的每日唯一访客
- 吞吐量： 网络中上行和下行的流量总和，吞吐量代表网络的流量，TPS越高，吞吐量越大
4.性能监控指标
- 操作系统级别监控： CPU使用率、内存使用率、网络IO（input/output）、磁盘（read/write/util）
- 中间件监控： 连接数、长短连接、使用内存
- 应用层监控： 线程状态、JVM参数、GC频率、锁
- DB层监控： 连接数、锁、缓存、内存、SQL效率
5.性能测试流程
- 需求调研
- 测试计划
- 环境搭建
- 数据准备
- 脚本编写
- 压测执行
- 调优回归
- 测试报告
6.性能测试工具
- Loadrunner：功能强大、重量级、商业软件
- Jmeter：小巧灵活、轻量级、开源
- locust：Python开源框架
- Ngrinder： 开源压测平台