復(fù)雜信息系統(tǒng)性能測(cè)試研究

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 江蘇 210007)

信息系統(tǒng)軟件是信息系統(tǒng)的大腦和靈魂，受信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)任務(wù)等因素的影響[1]，復(fù)雜信息系統(tǒng)軟件的應(yīng)用規(guī)模越來越大，架構(gòu)越來越復(fù)雜，軟件質(zhì)量及性能可靠性的問題也隨之日益凸顯起來，軟件測(cè)試是保證質(zhì)量和提高性能可靠性的關(guān)鍵所在，復(fù)雜信息系統(tǒng)的軟件的性能測(cè)試就顯得尤為重要。

1 性能測(cè)試概述

1.1 性能測(cè)試概述

系統(tǒng)性能測(cè)試對(duì)一個(gè)系統(tǒng)而言一般包括執(zhí)行效率、資源占用率、穩(wěn)定性、可靠性等；與性能相關(guān)的指標(biāo)一般包括響應(yīng)時(shí)間，吞吐量，資源使用率等。

根據(jù)測(cè)試目的不同，性能測(cè)試一般可分為壓力測(cè)試、負(fù)載測(cè)試、容量測(cè)試等類型[2]。

1.2 性能測(cè)試原理

系統(tǒng)性能測(cè)試的目的一般包括兩個(gè)方面：一方面是確認(rèn)系統(tǒng)在相應(yīng)負(fù)載條件下的運(yùn)行是否滿足需求，另一方面是通過系統(tǒng)在一定負(fù)載下運(yùn)行所得的數(shù)據(jù)分析它的瓶頸。因此，對(duì)測(cè)試的系統(tǒng)施加相應(yīng)的負(fù)載，并且能夠分析系統(tǒng)在相應(yīng)負(fù)載下的表現(xiàn)是性能測(cè)試的關(guān)鍵。

同時(shí)，性能測(cè)試需要記錄和分析系統(tǒng)在壓力下運(yùn)行時(shí)的一些參數(shù)，例如響應(yīng)時(shí)間、最大/最小并發(fā)數(shù)、失敗的次數(shù)、正常連續(xù)運(yùn)行的最長(zhǎng)/最短時(shí)間、并發(fā)數(shù)與失敗的關(guān)系等，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析能夠幫助測(cè)試者很快地找到系統(tǒng)的瓶頸[3]。

1.3 性能測(cè)試指標(biāo)

在進(jìn)行性能測(cè)試之前，需要考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)。系統(tǒng)常用的性能指標(biāo)有以下幾種[4]：

（1）響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間是指系統(tǒng)對(duì)請(qǐng)求做出響應(yīng)的時(shí)間。從用戶的角度來看，響應(yīng)時(shí)間指的是從用戶發(fā)出請(qǐng)求到收到服務(wù)器的響應(yīng)所經(jīng)歷的延遲。圖1是響應(yīng)時(shí)間的示意圖。

圖1 響應(yīng)時(shí)間示意圖

（2）資源使用率

資源使用率是對(duì)硬件資源的一種考量，就是系統(tǒng)對(duì)某個(gè)硬件資源占用百分比。應(yīng)用系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的資源使用率是衡量系統(tǒng)性能好壞的重要指標(biāo)，增加硬件資源一般可以暫時(shí)消除性能瓶頸現(xiàn)象，待資源耗盡，性能瓶頸會(huì)再次出現(xiàn)。

（3）吞吐量

吞吐量是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)處理請(qǐng)求的數(shù)量。單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)處理的請(qǐng)求量越大說明系統(tǒng)的性能越好，當(dāng)用戶請(qǐng)求數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到系統(tǒng)能夠并發(fā)處理的最大請(qǐng)求數(shù)時(shí)，此時(shí)的請(qǐng)求數(shù)量即為系統(tǒng)的最大吞吐量。

（4）TPS

TPS(Transactions per second)指的是系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的事務(wù)數(shù)量，是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。當(dāng)TPS不斷減小時(shí)，就意味著系統(tǒng)的性能開始下降。

2 復(fù)雜信息系統(tǒng)性能測(cè)試的具體應(yīng)用

2.1 性能測(cè)試設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要高效而有序的性能測(cè)試管理流程和測(cè)試設(shè)計(jì)來保障，且在過程中不斷的定位瓶頸和優(yōu)化系統(tǒng)；由于性能測(cè)試的復(fù)雜性，需要引入自動(dòng)化測(cè)試工具來進(jìn)行人機(jī)的相互配合。

2.2 復(fù)雜信息系統(tǒng)性能測(cè)試驗(yàn)證和結(jié)果分析

針對(duì)復(fù)雜信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，選用自動(dòng)化性能測(cè)試工具LoadRunner，利用Vugen來錄制、生成編輯腳本，并模擬緩慢加壓的場(chǎng)景、執(zhí)行腳本[5]，使用WebGate等工具記錄和分析壓力過程，定位性能瓶頸和優(yōu)化系統(tǒng)。

根據(jù)上述的測(cè)試流程進(jìn)行驗(yàn)證和分析。

（1）明確測(cè)試需求：本次選取某復(fù)雜信息系統(tǒng)某個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)為測(cè)試對(duì)象，測(cè)試該系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力及相應(yīng)的容量數(shù)據(jù)；

（2）測(cè)試執(zhí)行：選用自動(dòng)化性能測(cè)試工具LoadRunner，錄制編輯訪問該系統(tǒng)的腳本，模擬緩慢加壓的場(chǎng)景。測(cè)試開始時(shí)壓力值為100，然后通過緩慢加壓，在各階段壓力下，系統(tǒng)性能表現(xiàn)如表1。

分析測(cè)試過程，當(dāng)壓力值在400之前，除了內(nèi)存占用增長(zhǎng)過快外，其他性能指標(biāo)都正常。當(dāng)壓力值達(dá)到500 時(shí)，內(nèi)存占用直接超過80%的警戒值，但系統(tǒng)的吞吐量并沒有像預(yù)期那樣快速增長(zhǎng)，當(dāng)壓力值達(dá)到600后，吞吐量增長(zhǎng)不明顯，甚至有下降的趨勢(shì)。這說明壓力值增長(zhǎng)到600時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到瓶頸。

表1 在各階段壓力下，系統(tǒng)性能表現(xiàn)

（3）測(cè)試結(jié)果分析和優(yōu)化：按照性能瓶頸定位的分層模型，本次測(cè)試在測(cè)試設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)排除了硬件和網(wǎng)絡(luò)因素，直接從系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫入手，系統(tǒng)參數(shù)配置和數(shù)據(jù)庫配置均正常，但系統(tǒng)日志里不斷報(bào)出的“Out of Memory Exception型的錯(cuò)誤提示，這是系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存耗盡的跡象。和開發(fā)人一起定位分析出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的原因，使用監(jiān)控工具監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)存達(dá)到j(luò)ava虛擬機(jī)垃圾回收的條件時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行了內(nèi)存回收，但仍有大量的對(duì)象沒有被釋放，其中一個(gè)對(duì)象仍然存在一千個(gè)實(shí)例。開發(fā)人員分析發(fā)現(xiàn)，該對(duì)象在使用完成后未及時(shí)釋放，依然占用內(nèi)存，從而造成內(nèi)存泄漏。按照性能優(yōu)化策略，被占用的內(nèi)存在使用完畢后要及時(shí)釋放。開發(fā)人修改了代碼，使用完的對(duì)象強(qiáng)制釋放引用，并且在程序整體運(yùn)行過程中，加強(qiáng)了對(duì)整體內(nèi)存回收的優(yōu)化。

3 結(jié)束語

本文分析了性能測(cè)試的基本原理，對(duì)系統(tǒng)性能瓶頸的分析和定位進(jìn)行了研究，總結(jié)了一個(gè)完整的性能測(cè)試、分析、優(yōu)化過程模型，對(duì)快速、準(zhǔn)確地找到系統(tǒng)的性能瓶頸，提高系統(tǒng)性能，降低軟件開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)與代價(jià)以及保證軟件質(zhì)量具有積極的指導(dǎo)作用。