隨著各企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展、用戶量以及數(shù)據(jù)量的不斷增加，系統(tǒng)承載的壓力也會隨之增加，服務(wù)系統(tǒng)的性能好壞又嚴重影響企業(yè)的利益。因此，性能測試重要性與需求越來越強烈。

常見的性能測試目的

性能測試是確定系統(tǒng)在特定工作負載下的穩(wěn)定性和響應(yīng)能力。在進行性能測試之前，首先是要明確性能測試的目的，目的不同，對應(yīng)的解決方案會有很大差異，最常見的性能測試目的（或契機）有三種：

(1) 評測當前系統(tǒng)性能

通過性能測試了解系統(tǒng)當前的性能是否達到預(yù)期。例如：新系統(tǒng)上線前、技術(shù)升級后，都會進行性能測試，確保系統(tǒng)在線上穩(wěn)定可靠地運行。

(2) 尋找瓶頸，優(yōu)化性能

系統(tǒng)已知有性能問題，進行測試尋找瓶頸，以便優(yōu)化其性能。例如：用戶提出業(yè)務(wù)操作響應(yīng)時間長，需要定位問題，調(diào)整性能；系統(tǒng)運行一段時間后，速度變慢，尋找瓶頸，進而優(yōu)化

(3) 預(yù)測系統(tǒng)未來的性能、可擴展性

通過性能測試預(yù)測系統(tǒng)在未來達到一定負載量的情況下，系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。為的是提前預(yù)防并降低風險。擴展能力非常好的系統(tǒng)，性能是隨資源擴展呈線性或接近線性提升。

性能測試的不同類型

(1) 基準測試

基準測試：系統(tǒng)較低壓力時，查看系統(tǒng)的運行狀況并記錄相關(guān)數(shù)作為基礎(chǔ)參考。

(2) 負載測試

負載測試是通過逐漸增加系統(tǒng)負載，測試系統(tǒng)性能的變化，并最終確定在滿足性能指標的情況下，系統(tǒng)能承受的最大負載量的測試。目標：確定系統(tǒng)的性能容量（如系統(tǒng)在保證一定響應(yīng)時間情況下能夠允許多少并發(fā)用戶的訪問），系統(tǒng)各項指標，如吞吐量、響應(yīng)時間、CPU負載、內(nèi)存使用等如何決定系統(tǒng)的性能。

(3) 壓力測試

壓力測試通過確定一個系統(tǒng)的瓶頸或者不能接受的性能點，來獲得系統(tǒng)能提供的最大服務(wù)級別的測試。目標：壓力測試是為了發(fā)現(xiàn)在什么條件下您的應(yīng)用程序的性能會變得不可接受。

(4) 并發(fā)性能測試

負載測試和壓力測試通常被合稱為并發(fā)性能測試。即大并發(fā)場景下的系統(tǒng)性能，多用戶同時訪問時，檢測系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行。

平均并發(fā)用戶數(shù)C=nL/T
n：平均每天訪問用戶數(shù)（login session的數(shù)量）；
L：一天內(nèi)用戶從登錄到退出的平均時間（login session的平均長度）；
T：考察的時間段長度（一天內(nèi)多長時間有用戶使用系統(tǒng)）；
并發(fā)用戶數(shù)峰值：C'≈C+3*根號C

(5) 大數(shù)據(jù)量測試

大數(shù)據(jù)量測試包括獨立的數(shù)據(jù)量測試和綜合數(shù)據(jù)量測試。獨立的數(shù)據(jù)量測試指針對某些系統(tǒng)存儲、傳輸、統(tǒng)計、查詢等業(yè)務(wù)進行的大數(shù)據(jù)量測試。綜合數(shù)據(jù)量測試指系統(tǒng)在具備一定數(shù)據(jù)量時，在負載壓力測試下，考察業(yè)務(wù)是否能夠正常運行的測試。目標：測試數(shù)據(jù)量較大時系統(tǒng)的性能狀況。

(6) 容量測試

容量測試的目的是通過測試預(yù)先分析出反映軟件系統(tǒng)應(yīng)用特征的某項指標的極限值（如最大并發(fā)用戶數(shù)），系統(tǒng)在其極限狀態(tài)下沒有出現(xiàn)任何軟件故障且能正常運行。

(7) 配置測試

通過對被測系統(tǒng)軟硬環(huán)境的調(diào)整，了解各種不同環(huán)境對系統(tǒng)性能的影響程度，從而找到系統(tǒng)各項資源的最優(yōu)分配原則。

(8) 穩(wěn)定性測試

穩(wěn)定性是通過給系統(tǒng)加載一定的壓力，讓系統(tǒng)持續(xù)運行一段時間（通常為7x24小時），檢測系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行。穩(wěn)定性測試也稱為疲勞強度測試，屬于可靠性測試的范疇。目標：測試系統(tǒng)長時間無故障穩(wěn)定運行的能力

(9) 失效恢復(fù)測試

失效恢復(fù)測試是針對有冗余備份或負載均衡的系統(tǒng)來說，檢驗如果系統(tǒng)局部發(fā)生故障，系統(tǒng)災(zāi)備措施是否可以正常啟動，用戶是否可以繼續(xù)使用。（如：集群、熱備等） 目標：通過實施失效恢復(fù)測試，評估系統(tǒng)的健壯性和可恢復(fù)性。

在實際項目當中，可根據(jù)不同的性能測試目的，選相對應(yīng)的性能測試方式。

性能測試的監(jiān)控指標

在進行各類性能測試時，需要同步檢測系統(tǒng)各項性能指標，從而分析系統(tǒng)的實際的響應(yīng)能力與穩(wěn)定性等。常用的性能監(jiān)測指標有四類：業(yè)務(wù)性能指標、資源性能指標、中間件監(jiān)測指標、數(shù)據(jù)庫監(jiān)測指標。

業(yè)務(wù)性能指標

• 每秒交易數(shù)（TPS）：每秒鐘系統(tǒng)能夠處理的交易或事務(wù)的數(shù)量
• 響應(yīng)時間：從請求端發(fā)起請求開始，到請求端接收到服務(wù)器端的返回結(jié)束，這個過程所耗費的時間。
• 并發(fā)用戶數(shù)：指系統(tǒng)可以同時承載的正常使用系統(tǒng)功能的用戶的數(shù)量，即在給定的時間段內(nèi)正在使用系統(tǒng)的用戶數(shù)。
• 在線用戶數(shù)：沒有提交請求，會話狀態(tài)在線的用戶數(shù)。
• 吞吐量：指系統(tǒng)在單位時間內(nèi)處理請求的數(shù)量。即在給定時間段內(nèi)系統(tǒng)完成的交易數(shù)量。

(1) 響應(yīng)時間行業(yè)標準

• 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)：500毫秒以下，例如淘寶業(yè)務(wù)10毫秒左右。
• 金融企業(yè)：1秒以下為佳，部分復(fù)雜業(yè)務(wù)3秒以下。
• 保險企業(yè)：3秒以下為佳。
• 制造業(yè)：5秒以下為佳。
• 時間窗口：不同數(shù)據(jù)量結(jié)果是不一樣的，大數(shù)據(jù)量的情況下，2小時內(nèi)完成。

(2) TPS行業(yè)標準

• 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)：500毫秒以下，如某寶業(yè)務(wù)10毫秒左右。
• 金融行業(yè)：1000TPS~50000TPS，不包括互聯(lián)網(wǎng)化的活動
• 保險行業(yè)：100TPS~100000TPS，不包括互聯(lián)網(wǎng)化的活動
• 制造行業(yè)：10TPS~5000TPS
• 互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)：10000TPS~1000000TPS
• 互聯(lián)網(wǎng)中型網(wǎng)站：1000TPS~50000TPS
• 互聯(lián)網(wǎng)小型網(wǎng)站: 500TPS~10000TPS

資源性能

• CPU指標：主要指的CPU使用率、利用率，包括用戶態(tài)（user）、系統(tǒng)態(tài)（sys）、等待態(tài)（wait）、空閑態(tài)（idle）。一般情況下，CPU使用率、利用率要低于警戒值范圍75%。
• 內(nèi)存/SWAP：內(nèi)存利用率100%并不代表內(nèi)存有瓶頸，衡量系統(tǒng)內(nèi)有瓶頸主要靠SWAP（與虛擬內(nèi)存交換）交換空間利用率，一般情況下，SWAP交換空間利用率要低于70%，太多的交換將會引起系統(tǒng)性能低下。
• 磁盤吞吐量：磁盤吞吐量是指在無磁盤故障的情況下單位時間內(nèi)通過磁盤的數(shù)據(jù)量。磁盤繁忙率，磁盤隊列數(shù)，平均服務(wù)時間，平均等待時間，空間利用率。其中磁盤繁忙率是直接反映磁盤是否有瓶頸的重要依據(jù)，一般情況下，磁盤繁忙率要低于70%。
• 網(wǎng)絡(luò)吞吐量：網(wǎng)絡(luò)吞吐量是指在無網(wǎng)絡(luò)故障的情況下單位時間內(nèi)通過的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)數(shù)量。一般情況下不能超過設(shè)備或鏈路最大傳輸能力的70%。

資源性能（CPU、內(nèi)存、磁盤）行業(yè)標準：

• CPU 利用率要低于業(yè)界警戒值范圍之內(nèi)，即小于或者等于75%;
• CPU sys%小于或者等于30%;
• CPU wait%小于或者等于5%
• SWAP交換空間利用率低于70%
• 磁盤繁忙率低于70%
• 網(wǎng)絡(luò)吞吐不能超過最大傳輸能力70%

中間件指標

中間件監(jiān)測指標主要包括JVM、線程池、JDBC連接池，常用的中間件如：Tomcat、Weblogic等。

中間件監(jiān)控內(nèi)容及行業(yè)標準：

• 線程數(shù)最小設(shè)置50和最大設(shè)置200比較合適。
• JDBC最小設(shè)置50和最大設(shè)置200比較合適。
• JVM最小堆大小和最大堆大小分別設(shè)置1024M比較合適。

數(shù)據(jù)庫性能指標

• SQL：執(zhí)行SQL耗時
• 吞吐量：每秒事務(wù)次數(shù)（TPS），每秒查詢次數(shù)（QPS）
• 鎖：鎖等待次數(shù)和鎖等待時間
• 命中率：索引緩沖區(qū)命中率、線程緩存命中率、表緩存命中率、查詢緩存命中率等。

數(shù)據(jù)庫監(jiān)控內(nèi)容及行業(yè)標準：

• SQL耗時越小越好，一般情況下微秒級別。
• 命中率越高越好，一般情況下不能低于95%。
• 鎖等待次數(shù)越低越好，等待時間越短越好。
• 操作系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)主要包括信號量、進程、文件句柄。

性能測試流程

首先要制定測試計劃，明確目的、策略等。以測試計劃為依據(jù)，逐步開展性能測試工作。

明確性能測試目標

確定本次性能測試的目標，包括性能測試對象、需求范圍，以及性能指標達標要求，即測試退出條件。

制定性能測試計劃

確定了測試對象和測試需求之后，需要制定一份性能測試計劃，指導(dǎo)性能測試工作的進行。包括：簡介、測試環(huán)境、測試場景、測試數(shù)據(jù)、測試策略、測試時間與人員安排。

(1) 測試環(huán)境

描述性能測試環(huán)境的物理架構(gòu)。

(2) 測試場景

針對各業(yè)務(wù)功能模塊，設(shè)計不同測試類型（穩(wěn)定性測試、負載測試、壓力測試）等的單場景、組合場景測試。

(3) 測試數(shù)據(jù)

描述各性能測試場景下的數(shù)據(jù)量要求，加壓多大數(shù)據(jù)量需要提前與業(yè)務(wù)側(cè)對齊目標，系統(tǒng)現(xiàn)存數(shù)據(jù)體量以及每年增長幅度也可以通過與業(yè)務(wù)人員（產(chǎn)品經(jīng)理)確定，當然也可以一些經(jīng)驗方法或公式來估算。比如：有并發(fā)用戶數(shù)與峰值公式，以及二八原理估算方法。

• 【并發(fā)用戶數(shù)公式】：C = nL/T。C：平均的并發(fā)用戶數(shù)；n：平均每天訪問用戶數(shù)（login session的數(shù)量）；L：一天內(nèi)用戶從登錄到退出的平均時間（login session的平均長度）；T：考察的時間段長度（一天內(nèi)多長時間有用戶使用系統(tǒng)）；
• 【并發(fā)用戶數(shù)峰值公式】：C'≈C+3*根號C。其中：C：公式1中的平均并發(fā)用戶數(shù)；
• 【二八原理估算測試強度】：每個工作日中80%的業(yè)務(wù)在20%的時間內(nèi)完成。例如：每年業(yè)務(wù)集中在8個月，每個月20個工作日，每個工作日8小時，即每天80%的業(yè)務(wù)的在1.6小時完成。去年全年處理業(yè)務(wù)約100萬筆，其中15%的業(yè)務(wù)處理中每筆業(yè)務(wù)需對應(yīng)用服務(wù)器提交7次請求；其中70%的業(yè)務(wù)處理中每筆業(yè)務(wù)需對服務(wù)器提交5次請求；其余15%的業(yè)務(wù)處理中每筆業(yè)務(wù)需對應(yīng)用服務(wù)器提交3次請求。（根據(jù)以往統(tǒng)計結(jié)果，每年的業(yè)務(wù)增量為15%，考慮到今后3年業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，測試需按現(xiàn)有業(yè)務(wù)量的兩倍進行。）

(4)性能測試策略

描述性能測試方法和流程與工具等。需要進行哪幾種類型的測試。

(5) 測試時間與人員安排

描述參與性能測試的人員，以及性能測試時間計劃。

執(zhí)行性能測試

依據(jù)性能測試計劃進行實施測試，準備測試環(huán)境、構(gòu)造測試數(shù)據(jù) 、執(zhí)行測試用例 、記錄測試結(jié)果。在此過程中，如發(fā)現(xiàn)性能問題，提交Bug，修正Bug。

性能測試報告

完成性能測試之后，編寫性能測試報告，整理總結(jié)本次性能測試的背景、目的、測試范圍、測試指標需求、測試環(huán)境與工具、測試內(nèi)容、測試結(jié)果與分析等。

其中測試結(jié)果與分析主要是羅列測試指標結(jié)果數(shù)據(jù)及圖表，并且對測試的結(jié)果及發(fā)現(xiàn)的性能問題進行總結(jié)、分析。性能測試報告樣例參見下圖：

性能測試工具

為了更高效的進行性能測試，選用適合的測試工具非常關(guān)鍵，下面列舉了一些常用的性能測試工具供參考。