2023年软件性能测试过程详解与案例剖析学习笔记.doc

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1、第一章 性能测试基本概念1.1软件性能 从用户的角度，软件性能就是软件对用户操作的响应时间。 从管理员的角度，软件性能一方面表现在响应时间上。还涉及资源运用率、可扩展性、系统容量（并发等）和系统稳定性等。为了保证系统的稳定运营和连续的良好性能。 对于开发人员而言，最想知道“如何通过调整设计和代码实现，或是如何通过调整系统设立等方法提高软件的性能表现”和“如何发现并解决软件设计和开发过程中产生的由于过多用户访问引起的缺陷”，也就是性能瓶颈和大量用户访问时的缺陷。关注的是系统架构、数据库设计、代码和设计。 所以在性能测试时，既要关注响应时间，还要关注软件可扩展性、并发能力等指标，还要为性能问题定位

2、。1.2术语1、响应时间 系统响应时间为应用系统从发出请求开始到客户端接受到响应所消耗的时间。 合理的响应时间取决于实际用户的需求。2、并发用户数 有两种理解，一种是同一时间段访问系统的用户数量，一种是服务器所能承受的压力（同时发出请求的客户）。在性能测试中我们更关注前者，业务并发用户数。 公式c=nL/T,计算平均并发用户数，还可用c=n/10还做简朴的估计。n为天天访问系统的用户数。 还可以通过度析服务器的日记来了解用户的使用状态。3、吞吐量 单位时间内系统解决的客户请求的数量，请求数/秒，页面数/秒，访问数/天，业务数/小时，字节数/天。可用于衡量是否达成了预期设计目的，协助分析性能瓶颈

3、。4、性能计数器 描述服务器或操作系统性能的一些数据指标。例如，内存数、进程时间。用于监控和分析。常与资源运用率进行横向对比，例如cpu占用率68%。5、思考时间（休眠时间） 用户在进行操作时，每个请求之间的间隔时间。1.3方法1、SEI负载测试计划过程 关注于负载测试计划的方法，目的是产生清楚、易理解、可验证的负载测试计划。关注目的、用户、用例、生产环境、测试环境和测试场景。2、RBI方法 rapid bootleneck identify,用于快速辨认系统性能瓶颈的方法。3、性能下降曲线分析法 描述性能随用户数量增长而出现下降趋势的曲线。4、LoadRunner的性能测试过程 涉及计划测试

4、、测试设计、创建VU(virtual user)脚本、创建测试场景、运营测试场景、分析结果。5、Segue提供的性能测试过程 先拟定性能基线，然后设定可接受的性能目的，用不同的并发用户数等反复测试。适合性能调优和性能优化，通过不断的try-check过程，逐渐找到也许导致性能瓶颈的地方并对其优化。6、PTGM模型 performance testing general model。分为测试前期准备、测试工具引入、测试计划、测试设计与开发、测试执行和管理以及测试分析。第2章 性能测试的应用领域2.1 性能测试的方法1、性能测试(performance testing) 模拟生产运营的业务压力量和

5、使用场景组合，测试系统的性能是否满足生产性能的规定。2、负载测试(load testing) 通过在系统上不断增长压力，直到性能指标超过预定或某种资源的使用达成饱和。找到系统的解决极限。3、压力测试(stress testing) 测试系统在一定饱和状态下，系统可以解决的会话能力，以及系统是否会出现错误。常用于测试系统的稳定性。4、配置测试(configuration testing) 通过对被测软件的软/硬件环境的调整，了解各种不同环境对系统性能的影响的限度，从而找到系统各项资源的最优分派原则。5、并发测试(concurrency testing) 模拟用户的并发访问，测试多用户并发访问同一

6、个应用、同一个模块或者数据记录时是否存在死锁或者其他性能问题。 关注内存是否有太多临时对象、超过设计生命周期的对象、数据库死锁、经常出现长事务、是否出现线程/进程同步失败、资源争用导致死锁、未解决异常导致死锁。6、可靠性测试(reliability testing) 通过给系统加载一定的业务压力的情况下，让应用系统连续运营一段时间，测试系统在这种条件下能否稳定运营。7、实效恢复测试(failover testing) 针对冗余备份和负载均衡的系统。检查假如系统局部发生故障，用户是否可以继续使用系统，假如这种情况发生，用户将受多大限度影响。2.2 应用领域分析1、能力验证 performance

7、 testing,reliability testing,stress testing,failover testing2、能力规划 load testing,configuration testing,stress testing3、性能调优 configurationg testing,load testing,stress testing,failover testing4、缺陷发现 concurrency testing,stress testing,failover testing第3章 性能计数器及性能分析方法 用来衡量被测系统当前的状况和进行性能测试结果分析。可在操作系统级、应用

8、服务器级和数据库级别上查看和记录性能计数器的数值。3.1 操作系记录数器及分析1、Windows Memory:available mbytes,pages/sec,pages read/sec,page faults/sec,cache bytes Process:%processor time,page faults/sec,work set,private bytes Processor:%processor time,%user time,%privileged time,%dpc time Physical Disk:%disk time,average disk queue len

9、gth,average disk read/write queue length,disk reads(writes)/sec,average disk sec/read,average disk sec/transfer Network Interface:bytes total/sec System:%total processor time,file data operation/sec,processor queue length2、unix3、内存分析方法 用于分析系统有无碰到内存瓶颈，是否需要通过增长内存等手段提高系统性能表现。 一方面查看memory/available mbyt

10、es；注意pages/sec,pages read/sec,page faults/sec(反映进行磁盘互换的频率)；根据physical disk分析。4、解决器分析方法 先看system%Total processor time,然后看每个cpu的指标，最后分析。5、磁盘I/O分析方法 计算每个磁盘的I/O数；然后与processorprivileged time合并分析；最后根据disk sec/transfer分析。6、进程分析方法 察看%processor time，反映进程消耗的解决其时间；然后查看每个进程产生的页面失效，对于产生最多页面失效的进程要重点分析；了解进程的proces

11、s/private bytes,看是否存在内存泄露。7、网络分析方法 network interfacebytes total/sec 为发送和接受字节的速率，与当前带宽进行比较。3.2 应用服务器计数器1、IIS2、J2EE应用服务器计数器 weblogic： JVM:heap size;heap free JDBC connection pool:waiting for connection current count;connection total count;max capacity;active connections current count execute queue:exe

12、cute thread current idle count;pending request oldest time;serviced request oldest time;serviced request total count;pending request current count;3、数据库计数器第4章 性能测试工具原理4.1 性能测试工具模型 性能测试工具只能帮助您实行性能测试，并不能帮助您完毕性能测试的需求； 性能测试工具可以根据您的规定以各种方式提供报表，这些报表是分析的基础。 性能测试工具一般涉及虚拟用户脚本产生器；压力产生器；用户代理；压力调度和控制系统；压力结果分析工具

13、。4.2 性能测试脚本录制时的协议类型 对于j2ee,建议选择http/https协议。4.3 性能测试工具的选择与评估 工具支持被测系统运营的平台吗？ 支持被测系统使用的协议吗？ 可以支持我们的特殊规定？ 可以提供对我们关心的服务器、应用服务器或是数据库类型计数器的监控吗？ 工具使用的脚本语言功能完善吗？ 常用的涉及Loadrunner和silk performer。第5章 性能测试的组织5.1 人员构成 经理、测试设计、测试开发、测试执行、测试分析、支持5.2 过程模型 基于ATLM和TMap模型。1、前期准备 保证系统稳定、建立合适的测试团队、测试工具需求确认。2、测试工具引入 选择；培

14、训；应用过程。3、测试计划 测试目的（应用领域，测试目的）；用户活动剖析与业务建模（系统日记与用户调查分析）；拟定性能目的；制定计划。4、测试设计与开发 测试环境设计；测试场景设计；测试用例设计；脚本和辅助工具开发活动。5、测试执行与管理 建立测试环境；部署测试脚本和测试场景；执行测试和记录结果。6、测试分析 根据测试的目的和目的给出测试结论。第8章 案例三某通信公司的web业务系统性能测试8.1 背景 该系统用于管理公司的备品和备件，涉及网络设备的库存管理、库存流转、备品备件的查询记录。 测试的重要目的是验证系统的性能是否达成用户规定。8.2 项目特点 采用J2ee,tomcat,strut

15、s+ejb+hibernate。一台unix服务器用作数据库服务器，一台unix服务器用作应用服务器。性能体现重要是响应时间。协议为http/https。8.3 测试过程1、前期准备 5人：一个数据库工程师、一个性能测试设计和分析人员、三名性能测试开发和实行人员。 工具需要支持Http/https协议，监控unix/windows服务器的重要性能计数器值，支持oracle数据库计数器值监控，支持tomcat应用服务器的jvm内存使用状况监控。2、测试工具引入 选择LoadRunnder；tomacat的jvm自行开发工具来实现。3、测试计划 （1）测试目的：验证系统是否达成预期性能指标 （2）

16、用户活动剖析与业务建模：得到典型用户活动分析表，并发用户数和吞吐量 用户活动分析表 - 业务名称 实际使用用户数量 业务发生数（笔/天） - 备件信息 200 1500 - 库存流转-申请单 200 4000 - 库存流转-审批 100 4000 - 库存流转-借用 150 3000 - 库存流转-还库 150 3000 - 库存流转-报废 100 200 - 查询记录-备件查询 200 5000 - 查询记录-申请单查询 100 2023 - 导入备件Excel文献 20 80 - 平均天天该系统的用户为600；平均每个用户天天使用4小时；平均每个用户进行500个业务操作； 所以并发用户数：

17、600*4/8=300 吞吐量：300*500/(4*60*60)=10,浏览数/秒 （3）拟定性能目的：得到性能需求描述 具体描述 - 在典型数据量，页面响 数据规模备件500000条记录， 应时间不超过10秒 半年流转数据750000条记录 - 系统可以稳定运营 压力条件： 高于实际系统运营压力1倍 系统稳定鉴定条件： 测试中，各进程内存没有明显变化 测试中，响应时间和业务能力没有明显变化 连续测试时间72小时 - 典型规模的excel备 文献规模20M，包含记录50000条 件文献导入时间性能 - 在10秒的响应时间下， 以响应时间10秒作为负载测试的结束条件， 能承受的用户数 获得系统

18、能承受的最大用户数量 - 在典型用户数量下，cpu平均使用率不高于75%，内存使用率不高于75%；在稳定性测试的压力条件下，cpu使用率不高于95%，内存使用率不高于90%。 (4)制定期间计划。-子项目名称 子项目起止时间 里程碑成果 参与者-测试环境和场景设计 2023.3.1-2023.3.2 测试环境文档、测试场景文档测试用例设计和脚本开发 2023.3.3-2023.3.10 测试用例文档、测试脚本测试环境构建 2023.3.3-2023.3.5 测试环境、测试环境描述文档测试工具和场景部署 2023.3.11-2023.3.12 测试工具部署说明、场景部署说明执行性能测试 2023

19、.3.13-2023.3.15 测试结果记录稳定性测试 2023.3.16-2023.3.20 测试结果记录测试结果分析和报告编写 2023.3.21-2023.3.23 测试报告-4、测试设计与开发 (1)测试环境设计 由于本测试重要与于验证系统在实际环境中的性能能力，因此尽也许选择接近实际环境的配置。 测试环境 - 设备 硬件配置 软件配置 - 数据库服务器 SUN V880服务器（1台） Solaris 8 4CPU 8GB内存 磁盘阵列 Oracle 9.2.0.1 服务器性能计数器脚本 - 应用服务器 SUN V880服务器（1台） Solaris 8 4CPU 8GB内存 磁盘阵列

20、 Tomcat 5 服务器端应用 服务器性能计数器脚本 - 性能测试Console PC机（1台） WindowsXP+SP1 CPU2.4GHZ 512MB内存 LoadRunner Controller 40GB硬盘 LoadRunner Analysis Microsoft Office - 负载产生设备 PC机（5台） WindowsXP+SP1 CPU2.4GHZ 512MB内存 LoadRunner Agent 40GB硬盘 - 基础数据量在需求中已有描述 (2)测试场景设计 设计并发用户数300，每个VU操作之间的时间间隔为30秒 典型测试场景-场景名称 场景业务及分派比例 测试

21、指标 性能计数器-系统 用户分派： 页面 数据库服务器常用性能计数器应用 备件信息100 响应 应用服务器cpu使用率典型 申请单100 时间 应用服务器内存使用率场景1 备件查询100 小于 应用服务器JVM可用内存 用户增长模式： 10秒 响应时间 ramp up,每15秒增长4个 迭代时间间隔30秒 运营时间30分钟-系统 用户分派： 页面 数据库服务器常用性能计数器应用 申请单100 响应 应用服务器cpu使用率典型 审批100 时间 应用服务器内存使用率场景2 还库50 小于 应用服务器JVM可用内存 报废10 10秒 响应时间 用户增长模式： ramp up,每15秒增长4个 迭代

22、时间间隔30秒 运营时间30分钟-系统 用户分派： 页面 数据库服务器常用性能计数器应用 申请单100 响应 应用服务器cpu使用率典型 审批100 时间 应用服务器内存使用率场景3 备件查询100 小于 应用服务器JVM可用内存 报废10 10秒 响应时间 用户增长模式： ramp up,每15秒增长4个 迭代时间间隔30秒 运营时间30分钟-稳定 用户分派： 页面 数据库服务器常用性能计数器性测 典型场景3用户数 响应 应用服务器cpu使用率试场 的两倍 时间 应用服务器内存使用率景 备件查询100 小于 应用服务器JVM可用内存 运营时间72小时 10秒 响应时间-数据 用户分派： 页面

23、 数据库服务器常用性能计数器导入 导入Excel文献10 响应 应用服务器cpu使用率场景 申请单100 时间 应用服务器内存使用率 审批100 小于 应用服务器JVM可用内存 用户增长模式： 10秒 响应时间 ramp up,每15秒增长4个 迭代时间间隔30秒 运营时间30分钟- (3)测试用例设计 将用户业务操作形成更具体的用例环节。 审批业务： 用例编号：TC_xxxx_xxx-1 用例条件：用户已经登录，具有审批的权限 用户环节和验证方法： 1、用户单击“库存流转”链接，进入库存流转页面 验证：页面出现库存流转提醒字符串 2、用户在页面左侧树试图上单击“审批”链接，进入审批页面 验证

24、：页面上出现审批单：列表提醒字符串 3、用户在页面给出的等待审批的申请单列表中选择最上方的一个，单击审批按钮，进入审批页面 验证：给出选中审批单信息，页面上出现被选中审批单的编号 4、用户输入审批信息，单击通过按钮 验证：页面上出现审批通过提醒字符串 (4)脚本和辅助工具开发活动。5、测试执行与管理 建立测试环境；部署测试脚本和测试场景；执行测试和记录结果。6、测试分析 根据测试的目的和目的给出测试结论。软件性能测试过程详解与案例剖析学习笔记12023年10月20日 星期二 13:391. RBI (Rapid Bottleneck Identify) 方法是一种用于快速辨认系统性能瓶颈的方法

25、。该方法基于以下一些事实： a.发现的80%系统的性能瓶颈都由吞吐量制约； b.并发用户数和吞吐量瓶颈之间存在一定的关联； c.采用吞吐量测试可以更快速定位问题。 RBI 方法一方面访问服务器上的“小页面”和“简朴应用”，从应用服务器、网络等基础的层次上了解系统吞吐量表现；另一方面选择不同的场景，设定不同的并发用户数，使其吞吐量保持基本一致的增长趋势，通过不断增长并发用户数和吞吐量，观测系统的性能表现。 在拟定具体的性能瓶颈时，RBI 将性能瓶颈的定位按照一种“自上而下”的分析方式进行分析，一方面拟定是由并发还是由吞吐量引发的性能表现限制，然后从网络、数据库、应用服务器和代码自身4 个环节拟定

26、系统性能具体的瓶颈。 RBI 方法在性能瓶颈的定位过程中能发挥良好的作用，其对性能分析和瓶颈定位的方法值得借鉴，但其也不是完整的性能测试过程。 PS:可以通过RBI测试，可以顺便发现当前系统所能承受的最大并发用户数和最佳并发用户数。 2. SEI负载测试计划过程SEI负载测试计划过程（SEI Load Testing Planning Process）是一个关注于负载测试计划的方法，其目的是产生“清楚、易理解、可验证的负载测试计划”。SEI负载测试计划过程涉及6个关注的区域（Area）：目的、用户、用例、生产环境、测试环境和测试场景。 SEI负载测试计划过程将以上述6个区域作为负载测试计划需要

27、重点关注和考虑的内容，其重点关注以下几个方面的内容： a.生产环境与测试环境的不同：由于负载测试环境与实际的生产环境存在一定的差异，因此，在测试环境上相应用系统进行的负载测试结果很也许不能准确反映该应用系统在生产环境上的实际性能表现，为了规避这个风险，必须仔细设计测试环境。b.用户分析：用户是对被测应用系统性能表现最关注和受影响最大的对象，因此，必须通过对用户行为进行分析，依据用户行为模型建立用例和场景。c.用例：用例是用户使用某种顺序和操作方式对业务过程进行实现的过程，对负载测试来说，用例的作用重要在于分析和分解出关键的业务，判断每个业务发生的频度、业务出现性能问题的风险等。 从SEI负载测

28、试计划过程的描述中可以看到，SEI负载测试计划过程给出了负载测试需要关注的重点区域，但严格来说，其并不能被称为具体的方法论，由于其仅仅给出了对测试计划过程的一些关注内容，而没有可以形成实际的可操作的过程。同功能测试同样，性能测试也必须经历测试需求、测试设计、测试执行、测试分析等阶段，但由于性能测试自身的特殊性（例如，需要引入工具，分析阶段相对重要），性能测试过程又不能完全套用功能测试过程。 SEI负载测试计划过程在负载测试需要关注的具体内容上提供了参考，但其并不是一个完整的测试过程。 PS:SEI重要关注的是业务模型、用户比例。建立相对真实的业务模型可以通过系统日记或者用户调查来获得。 3.性

29、能下降曲线分析方法：四个区域a.单用户区域 baselineb.性能平坦区 benchmarkc.压力区域d.性能拐点 4.常用理论公式思考时间 Rrequest rate = Tsession length / Tthink timePS:在压力测试的时候，一般不需要思考时间，测试系统满负荷的情况下所能支撑的用户数。在负载测试的时候，需要一定的思考时间，来模拟真实的用户体验。 方法一：并发数 Cconcurrent user = Nuser number * Tsession length / Ttotal time最大并发数：Cmax concurrent user Cconcurrent

30、 user + 3 * sqrt(C concurrent user) 方法二：根据2.8原则，计算并发用户数。最大并发数 = 并发数 * r (r, 23) 方法三： 根据经验，始终有10 %用户一直作用于应用系统。 吞吐量 F = Uaverage request number * Cconcurrent user F = Nnumber user * Rrequest rate / Ttotal time PS:相同的吞吐量下，并发用户数不同可以得到不同的结果。软件性能测试过程详解与案例剖析学习笔记22023年10月20日 星期二 13:405.性能调优常见的错误 a.数据库记录，每次做

31、测试前后要保证数据量的一致。 b.java和.net应用在使用前需要预热。 6.调优标准过程 7.稳定性测试 MTBF 平均无端障时间，假如在CPU处在较大压力下运营一段时间，则“等同”于让系统在压力较小的情况下较长时间的运营，因此通过在压力测试环境下进行测试，可以当作是一种“压缩时间的测试方法”。 a.这种性能测试方法的重要目的是验证系统是否支持长期稳定的运用，在大的压力下进行一个较长的时间的测试，假如系统不出现问题或是不好的征兆，基本上可以拟定系统具有长期稳定运营的条件。 b.这种性能测试方法需要在压力下连续一段时间的运营，对于一般的非关键的大型应用来说，一般让系统处在也许的峰值压力下，进

32、行23天的稳定性测试基本就够了。 c.测试过程中需要观测系统运营状况，随着时间的推移，响应时间有明显变化或者资源使用率有明显的波动，都也许是系统部稳定的征兆，需要重点观测。 8.PTGM 模型 a.测试前期准备a.a.保证系统的稳定a.b.建立核算的测试团队 b.测试工具的引入 c.测试计划 d.测试设计与开发d.a.测试环境设计d.b.场景设计 e.测试执行和管理 e.a.建立测试环境部署测试脚本和场景 e.b.执行测试和记录结果 f.测试分析 PS:测试执行完后，即分析，同时记录结构和场景，维护和管理测试场景 测试计划中的环节： 1.测试目的，明确性能测试领域测试领域性能测试目的性能目的能力验证验证系统在给定环境中的性能重点关注的关键业务响应时间、吞吐量规划能力验证系统的性能能力，找出系统能力扩充的关键点，给出改善其性能扩展能力的建议业务的性能瓶颈性能调优提高系统的性能表现重点关注的关键业务响应时间、吞吐量发现缺陷发现系统中的缺陷无 2.用户活的剖析于业务建模 2.1.用户活动的剖析2.1.1.通过