王淑滿 潘麗云 田雨 馬宏全 鐘堅(jiān)飛

摘要：目前軟件系統(tǒng)在使用過(guò)程中的性能表現(xiàn)已經(jīng)成為衡量軟件質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，該文基于LoadRunner性能測(cè)試工具，結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)有限公司新一代電子商務(wù)平臺(tái)（ECP2.0）項(xiàng)目，論述了LoadRunner的工作原理、性能測(cè)試方案制定、測(cè)試腳本設(shè)計(jì)、場(chǎng)景執(zhí)行、測(cè)試結(jié)果分析以及如何基于測(cè)試結(jié)果定位系統(tǒng)存在的性能瓶頸，并進(jìn)行性能優(yōu)化，以確保交付的軟件系統(tǒng)滿足預(yù)期性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：性能測(cè)試;LoadRunner;性能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）25-0209-03

1引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)為了提高生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率、降低運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)大力推進(jìn)信息化項(xiàng)目建設(shè)。然而，在系統(tǒng)的用戶量、資源的需求量、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量與日俱增的情況下，越來(lái)越多的性能問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，頁(yè)面無(wú)法正常訪問(wèn)、加載時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致用戶體驗(yàn)差，服務(wù)器CPU、內(nèi)存利用率高導(dǎo)致服務(wù)器資源告警等，這些問(wèn)題的產(chǎn)生將最終導(dǎo)致終端用戶無(wú)法正常開(kāi)展工作，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成不可預(yù)估的后果。在這種情況下，在運(yùn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效備受人們的關(guān)注。為了降低系統(tǒng)上線后發(fā)生性能問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，在系統(tǒng)上線前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試必不可少。

本文以“新一代電子商務(wù)平臺(tái)（ECP2.0）”項(xiàng)目中的“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”性能測(cè)試為例，詳細(xì)介紹ECP2.0項(xiàng)目性能測(cè)試過(guò)程、問(wèn)題分析及系統(tǒng)優(yōu)化的過(guò)程。

2 性能測(cè)試基礎(chǔ)

2.1 性能測(cè)試基本概念

性能測(cè)試是指在最大限度地模擬系統(tǒng)在實(shí)際使用環(huán)境下的業(yè)務(wù)壓力或用戶場(chǎng)景來(lái)運(yùn)行系統(tǒng)，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中采集相關(guān)性能指標(biāo)，并在測(cè)試結(jié)束后對(duì)運(yùn)行過(guò)程中采集的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷系統(tǒng)性能是否達(dá)到預(yù)期要求。由于性能測(cè)試場(chǎng)景執(zhí)行、指標(biāo)監(jiān)控及分析等比較復(fù)雜，所以性能測(cè)試一般需要借助測(cè)試工具來(lái)完成。

2.2測(cè)試目的

本文論述了ECP2.0項(xiàng)目性能測(cè)試過(guò)程，通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足預(yù)期性能指標(biāo)，從而判斷系統(tǒng)是否達(dá)到上線運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，若系統(tǒng)性能不滿足上線運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)則需要進(jìn)行性能優(yōu)化。

3 LoadRunner介紹

LoadRunner是目前比較流行的一款自動(dòng)化性能測(cè)試工具，它通過(guò)模擬成百上千的用戶同時(shí)操作被測(cè)系統(tǒng)功能，在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)監(jiān)控服務(wù)器資源使用情況，并在測(cè)試執(zhí)行完成后自動(dòng)分析測(cè)試數(shù)據(jù)并生成測(cè)試報(bào)告。LoadRunner分為三大組件，Virtual User Generator、Controller及Analysis。

（1）Virtual User Generator：即虛擬用戶生成器，用來(lái)錄制及調(diào)試Vuser腳本，它能夠支持Web（HTTP/HTML）、Flex、SAP-Web、SAPGUI等幾十種主流協(xié)議，并支持IE、火狐、谷歌等多種瀏覽器版本的腳本錄制，且支持JAVA、VB、C語(yǔ)言等多種腳本語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)。腳本編寫過(guò)程中可通過(guò)設(shè)置集合點(diǎn)、參數(shù)化使腳本更能夠接近真實(shí)用戶操作，也可通過(guò)設(shè)置檢查點(diǎn)來(lái)判斷腳本執(zhí)行過(guò)程中系統(tǒng)是否能夠正常響應(yīng)。總之，VuGen具有非常強(qiáng)大的腳本錄制及編輯功能。

（2）Controller：即控制器，是整個(gè)壓力測(cè)試的控制中心，用于管理和維護(hù)測(cè)試場(chǎng)景，是設(shè)計(jì)與執(zhí)行性能測(cè)試場(chǎng)景的組件，其中的Load Generator、Monitor等可實(shí)現(xiàn)模擬真實(shí)用戶在系統(tǒng)上的操作行為，且在測(cè)試場(chǎng)景執(zhí)行過(guò)程中，同時(shí)采集Vuser、操作系統(tǒng)、服務(wù)器等各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是分析系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)。

（3）Analysis：即結(jié)果分析器，它提供了非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析及圖表展示功能。場(chǎng)景執(zhí)行完成后，Analysis將場(chǎng)景執(zhí)行過(guò)程中采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并生成包含各種圖表的測(cè)試報(bào)告，該報(bào)告可作為判斷系統(tǒng)性能及分析性能瓶頸的重要依據(jù)。

LoadRunner三大組件相互協(xié)作，它們共同完成了從編寫性能測(cè)試腳本到生成性能測(cè)試報(bào)告的整個(gè)性能測(cè)試過(guò)程。

4測(cè)試過(guò)程及優(yōu)化

4.1 測(cè)試過(guò)程介紹

結(jié)合ECP2.0項(xiàng)目自身特點(diǎn)，將其性能測(cè)試劃分為測(cè)試方案設(shè)計(jì)、測(cè)試腳本設(shè)計(jì)與編寫、測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)與執(zhí)行、測(cè)試結(jié)果分析、性能優(yōu)化幾個(gè)階段。

本文以“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”為例，詳細(xì)介紹該功能性能測(cè)試過(guò)程以及測(cè)試過(guò)程中每個(gè)階段完成的主要工作。

1）測(cè)試方案設(shè)計(jì)

ECP2.0系統(tǒng)測(cè)試方案設(shè)計(jì)階段主要工作內(nèi)容為確定測(cè)試范圍、獲取性能需求、分析業(yè)務(wù)功能及數(shù)據(jù)等。通過(guò)用戶調(diào)研、專家判斷等方式確定被測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試范圍，及待測(cè)功能點(diǎn)的性能指標(biāo)，包括每個(gè)被測(cè)功能的容量指標(biāo)、時(shí)間指標(biāo)及資源利用指標(biāo)等，并形成性能測(cè)試用例。

“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”需要執(zhí)行并發(fā)測(cè)試及穩(wěn)定性測(cè)試，設(shè)計(jì)并發(fā)性能測(cè)試用例如表1，穩(wěn)定性測(cè)試用例如表2。

2）測(cè)試腳本設(shè)計(jì)與編寫

想要設(shè)計(jì)出高質(zhì)量測(cè)試腳本，首先需要明確軟件性能需求，了解被測(cè)功能特點(diǎn)，掌握測(cè)試重點(diǎn)?！俺闄z問(wèn)題記錄新增”性能測(cè)試的重點(diǎn)在于 “新增”及數(shù)據(jù)保存成功后的列表刷新，所以在測(cè)試腳本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將從“系統(tǒng)登錄”到“進(jìn)入‘質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄菜單頁(yè)面”相關(guān)操作腳本放在vuser_init中，將新增過(guò)程腳本放在action中，將退出腳本放在vuser_end中。同時(shí)為了使腳本能夠滿足測(cè)試要求，達(dá)到測(cè)試目標(biāo)，需要在腳本中添加集合點(diǎn)、事務(wù)、引入?yún)?shù)化、關(guān)聯(lián)等。

根據(jù)上述腳本設(shè)計(jì)進(jìn)行腳本編寫，“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”性能測(cè)試腳本采用LoadRunner錄制方式，腳本錄制完成后需對(duì)腳本進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

（1）將腳本中所有的“用戶名”進(jìn)行參數(shù)化，保證每個(gè)虛擬用戶使用不同的賬號(hào)操作被測(cè)系統(tǒng)。

（2）Action中，將“抽檢問(wèn)題記錄新增”過(guò)程定義為一個(gè)事務(wù)，在點(diǎn)擊【保存】按鈕前插入開(kāi)始事務(wù)，在數(shù)據(jù)保存成功并成功刷新列表頁(yè)面后插入結(jié)束事務(wù)。

（3）Action中，在開(kāi)始事務(wù)前插入集合點(diǎn)，保證并發(fā)測(cè)試時(shí)所有虛擬用戶同時(shí)執(zhí)行開(kāi)始事務(wù)。

（4）Action中，將抽檢問(wèn)題記錄中的部分輸入項(xiàng)進(jìn)行參數(shù)化，保證所有虛擬用戶隨機(jī)輸入不同的信息進(jìn)行保存。

（5）Action中，在保存請(qǐng)求前插入關(guān)聯(lián)函數(shù)，通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)動(dòng)態(tài)獲取保存操作服務(wù)器端返回的Response值中的狀態(tài)碼，并將動(dòng)態(tài)獲取的值保存到變量checkFlag中，在事務(wù)結(jié)束時(shí)通過(guò)if語(yǔ)句判斷checkFlag值，如果為預(yù)期值則事務(wù)成功，反之事務(wù)失敗。

3）測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)與執(zhí)行

性能測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)與執(zhí)行通過(guò)使用LoadRunner的Controller組件來(lái)完成，腳本編寫完成并調(diào)試通過(guò)后，將腳本加入Controller組件，并按照測(cè)試用例設(shè)置場(chǎng)景。

按照并發(fā)測(cè)試用例設(shè)置測(cè)試場(chǎng)景，該場(chǎng)景虛擬用戶數(shù)為100，在測(cè)試啟動(dòng)時(shí)一次性初始化所有用戶，并通過(guò)啟用集合點(diǎn)模擬100瞬時(shí)并發(fā)請(qǐng)求，測(cè)試執(zhí)行時(shí)間為5分鐘，執(zhí)行結(jié)束后所有用戶同時(shí)退出，測(cè)試過(guò)程中收集服務(wù)器負(fù)載信息。

按照穩(wěn)定性測(cè)試用例設(shè)置測(cè)試場(chǎng)景，該場(chǎng)景虛擬用戶數(shù)為50，在測(cè)試啟動(dòng)時(shí)一次性初始化所有用戶，不啟用集合點(diǎn)，測(cè)試執(zhí)行時(shí)間為4小時(shí)，執(zhí)行結(jié)束后所有用戶同時(shí)退出，測(cè)試過(guò)程中收集服務(wù)器負(fù)載信息。

4.2 測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)LoadRunner的Analysis組件生成測(cè)試報(bào)告，得出測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3數(shù)據(jù)可以看出，并發(fā)測(cè)試結(jié)果滿足要求，但是穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果中“平均響應(yīng)時(shí)間”5.453秒、“TPS”2.664筆/秒，兩項(xiàng)指標(biāo)均不滿足要求。

通過(guò)查看“平均響應(yīng)時(shí)間”曲線（見(jiàn)圖1）及“每秒處理事務(wù)數(shù)（TPS）”曲線（見(jiàn)圖2）發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中隨著場(chǎng)景執(zhí)行時(shí)間的延長(zhǎng)“平均響應(yīng)時(shí)間曲線”逐漸上升，“每秒處理事務(wù)數(shù)（TPS）曲線”逐漸下降，說(shuō)明測(cè)試過(guò)程中系統(tǒng)的處理能力越來(lái)越低。

進(jìn)一步查看場(chǎng)景執(zhí)行過(guò)程中服務(wù)器的資源使用情況，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中隨著測(cè)試時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器CPU利用率曲線逐漸上升，場(chǎng)景執(zhí)行結(jié)束時(shí)接近100%（數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器CPU利用率曲線見(jiàn)圖3），由此可以判斷性能瓶頸在數(shù)據(jù)庫(kù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)使用的是Oracle，所以通過(guò)調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)的AWR報(bào)告，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)保存成功后的列表頁(yè)面刷新對(duì)應(yīng)的SQL語(yǔ)句執(zhí)行耗時(shí)越來(lái)越長(zhǎng)，且耗費(fèi)大量CPU。

因此得出結(jié)論：“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中隨著場(chǎng)景執(zhí)行時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量逐漸增長(zhǎng)，導(dǎo)致列表頁(yè)面刷新SQL語(yǔ)句執(zhí)行效率越來(lái)越低，最終造成穩(wěn)定性測(cè)試指標(biāo)不滿足要求。

4.3 性能優(yōu)化

提高查詢SQL的執(zhí)行效率可通過(guò)創(chuàng)建索引、優(yōu)化SQL語(yǔ)句等方式實(shí)現(xiàn)。

1）創(chuàng)建索引提升SQL語(yǔ)句執(zhí)行效率

通過(guò)分析列表頁(yè)面刷新SQL語(yǔ)句執(zhí)行計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)全表掃描導(dǎo)致消耗了過(guò)多的CPU資源，從而導(dǎo)致SQL語(yǔ)句執(zhí)行效率低。根據(jù)WHERE條件，在對(duì)應(yīng)字段上創(chuàng)建索引以避免全表掃描，從而降低SQL語(yǔ)句CPU資源消耗，加快列表頁(yè)面刷新SQL執(zhí)行速度。

2）明確查詢字段提升SQL解析效率

檢查SQL語(yǔ)句發(fā)現(xiàn)，SQL中使用了“SELECT *”。Oracle在對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行解析時(shí)會(huì)將“*”轉(zhuǎn)換成表中包含的所有列名， 所以對(duì)于包含列名較多的表意味著將耗費(fèi)更多的時(shí)間，為了進(jìn)一步提高SQL執(zhí)行效率，需將“*”改為實(shí)際需要的列名，這樣既可以降低SQL解析時(shí)間，也可以進(jìn)一步減輕數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力。

通過(guò)以上方法對(duì)“質(zhì)量抽檢問(wèn)題記錄新增”功能進(jìn)行性能優(yōu)化后，再次對(duì)該功能執(zhí)行穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果中各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，優(yōu)化效果達(dá)到預(yù)期。

5結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了國(guó)家電網(wǎng)有限公司“新一代電子商務(wù)平臺(tái)（ECP2.0）”項(xiàng)目性能測(cè)試過(guò)程、性能瓶頸分析及性能優(yōu)化過(guò)程。從本文可以看出，性能測(cè)試是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，既需要關(guān)注時(shí)間指標(biāo)也需要關(guān)注服務(wù)器資源指標(biāo)。服務(wù)器資源數(shù)據(jù)對(duì)性能瓶頸分析、問(wèn)題定位及性能優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。

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