性能測試工具ＬｏａｄＲｕｎｎｅｒ介紹

摘要：性能測試用來測試軟件在集成系統中的運行性能的，它是相對于功能測試，并在功能測試基礎上對系統進行的全面的測試。而LoadRunner正是一款能夠預測系統行為和性能的負載測試工具。通過以模擬上千萬用戶實施并發負載及實時性能監測的方式來確認和查找問題，LoadRunner能夠對整個企業架構進行測試。

關鍵詞：性能測試；LoadRunner

中圖分類號：TP206文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)17-21536-04

1 性能測試的概論

目前對性能測試沒有明確的定義，它主要是針對系統的性能指標制定性能測試方案，執行測試用例，得出測試結果來驗證系統的性能指標是否滿足既定值。性能指標里可能包括系統各個方面的能力，如系統并發處理能力，批量業務處理能力，數據庫機制等。

性能測試包括負載測試、壓力測試和容量測試。

壓力測試（Stress Test）是通過不斷向被測系統施加“壓力”，測試系統在壓力情況下的性能表現，是一種性能測試指數據在超負荷環境中運行，程序是否能夠承擔。

負載測試（Load Test）是為了檢驗系統在給定負載下是否能達到預期性能指標。

容量測試（Capability Test）是針對數據庫而言，是在數據庫中有較大數量的數據記錄情況下對系統進行的測試，確定系統可處理同時在線的最大用戶數。

2 LoadRunner介紹

LoadRunner 是一種預測系統行為和性能的負載測試工具。通過模擬上千萬用戶實施并發負載及實時性能檢測來確認和查找問題，能夠對整個企業架構進行測試。通過使用LoadRunner，企業能夠最大限度的縮短測試時間，優化性能和加速應用系統的發布周期。LoadRunner能支持廣泛的協議和技術，功能比較強大，可以為特殊環境提供特殊的解決方案。LoadRunner由下面三部分組成：Virtual User Generator用來錄制腳本、編輯腳本；Controller用來布置測試場景、執行測試場景；Analysis用來對測試結果進行分析。

用LoadRunner進行負載測試的流程通常由五個階段組成：計劃、腳本創建、場景定義、場景執行、監視執行和結果分析。

1）計劃負載測試：定義性能測試要求，例如并發用戶數量、業務流程和所需響應時間；

2）創建 Vuser 腳本：將最終用戶活動捕獲到自動腳本中；

3）定義場景：使用 LoadRunner Controller 設置測試環境；

4）運行場景：通過 LoadRunner Controller 驅動、管理測試；

5）監視場景：通過 LoadRunner Controller 監控測試；

6）分析結果：使用 LoadRunner Analysis 創建圖和報告并評估性能。

3 VuGen腳本開發

LoadRunner可以模擬一個數千用戶同時使用客戶端/ 服務器系統的環境。為執行此操作，LoadRunner用“虛擬用戶 (Vuser)”代替實際用戶。Vuser 執行的操作是用 Vuser 腳本描述的。LoadRunner提供各種幫助來開發 Vuser 腳本的工具。

LoadRunner提供了多種 Vuser 技術，通過這些技術可以在使用不同類型的客戶端/ 服務器體系結構時生成服務器負載。每種 Vuser 技術都適合于特定體系結構并產生特定的 Vuser 類型。例如，可以使用 Web Vuser 模擬用戶操作 Web 瀏覽器、使用 Tuxedo Vuser 模擬 Tuxedo 客戶端與 Tuxedo 應用程序服務器之間的通信、使用 RTE Vuser 操作終端仿真器。各種 Vuser 技術既可單獨使用，又可一起使用，以創建有效的負載測試方案。

Vuser 腳本的結構和內容因 Vuser 類型的不同而不同。例如，數據庫 Vuser 腳本總是包含三部分，是在一段類似 C 語言并且包括對數據庫服務器的 SQL 調用的代碼中編寫的。相反， GUI Vuser 腳本只有一個部分，并且是用 TSL （測試腳本語言）編寫的。

開發 Vuser 腳本的過程開始于錄制一個基本的腳本。LoadRunner 為您提供了大量錄制 Vuser 腳本的工具。您可以通過將控制流結構和其他 LoadRunner API 添加到腳本中來增強該基本腳本。然后配置運行時設置。運行時設置包括迭代、日志和計時信息，以及定義 Vuser 在執行 Vuser 腳本時的行為。要驗證腳本是否能正確運行，請以單獨模式運行該腳本。如果腳本運行正確，則將其合并到 LoadRunner 方案中。錄制業務流程時， VuGen 生成一個由函數構成的 Vuser 腳本。函數中參數的值是錄制期間使用的實際值。

每個 Vuser 腳本都至少包含三部分：vuser_init、一個或多個 Actions 及vuser_end。錄制前和錄制期間，可以選擇腳本中 VuGen 要插入已錄制函數的部分。下表顯示了要在每一部分錄制的內容以及執行每一部分的時間。

運行多次迭代的 Vuser 腳本時，只有腳本的 Actions 部分重復，而 vuser_init 和vuser_end 部分將不重復。可以使用 VuGen 腳本編輯器來顯示并編輯每個腳本部分的內容。但一次只能顯示一個部分的內容。要顯示某一部分，請在左窗格中突出顯示該部分的名稱。

在處理使用 Java 類的 Vuser 腳本時，可以將所有代碼都置于 Actions 類中。Actions 類包含三個方法：init、action 和 end。這些方法對應于腳本中使用其他協議開發的部分，您可以在 init 方法中插入初始化例程、在 action 方法中插入客戶端操作，并在 end 方法中插入注銷過程。

4 Controller測試方案設計

4.1 方案開始時間

打開“延遲方案開始時間”對話框，可以在其中延遲方案的開始時間。按方案定義計劃，定義整個方案的設置->“加壓”選項卡->“持續時間”選項卡->“減壓”選項卡->按組計劃：定義各個組的設置。從左側的框中，選擇要計劃的 Vuser組->“開始時間”選項卡->“加壓”選項卡->“持續時間”選項卡->“減壓”選項卡。

4.2 計劃方案，使用計劃生成器，可以通過下列方式控制方案的執行

限制方案持續時間->在方案中逐漸運行 Vuser->在方案中逐漸停止 Vuser。要為方案設置計劃選項，請執行下列操作：

1）選擇“按方案計劃”選項。

2）要確定方案開始的方式，請單擊“加壓”選項卡。選擇下列選項之一：

a 同時加載所有的Vuser：同時啟動方案中的所有 Vuser；

b 啟動X個Vuser，每X（時W 分W 秒）：同時開始運行指定數目的 Vuser，并在兩次 Vuser 加壓之間等待指定的時間。

注意：方案運行時，您可以在方案中添加 Vuser 組/ 腳本，然后啟用它們。在逐漸加壓模式下，如果在方案中的所有 Vuser 都加壓之后添加 Vuser 組/ 腳本，則新的組/ 腳本將立即開始加載。

3）要指示 LoadRunner 在開始加載 Vuser 之前對它們進行初始化，請選中“加壓之前初始化所有的 Vuser”。注意， LoadRunner 僅在 Vuser 全部達到“就緒”狀態后才加載它們。

4）要設置方案的持續時間，請單擊“持續時間”選項卡。

選擇下列選項之一：

a 運行直到完成；

b 在加壓完成之后運行X（時W 分W 秒）：所有 Vuser 都已加壓之后，再運行方案一段指定的時間；

c 無限期運行。

5） 要確定方案停止的方式，請單擊“減壓”選項卡。

選擇下列選項之一：

a 同時停止所有的Vuser：同時停止方案中的所有 Vuser；

b 停止X個Vuser，每=u （時W 分W 秒）：在指定的時間段內停止一定數目的Vuser。

6） 單擊“確定”關閉計劃生成器并保存設置。

4.3 控制器設置

使用聯機監視器可以監視 Vuser 狀態、錯誤、事務、系統資源、Web 資源、網絡延遲、防火墻服務器資源、Web 服務器資源、Web 應用程序服務器資源、數據庫服務器資源、流媒體資源、ERP/CRM 服務器資源、Java 性能、應用程序部署和中間件性能監視器。要啟動聯機監視器，請執行下列操作：

1）啟動方案。選擇要運行的 Vuser 組，再單擊“開始方案”按鈕或選擇“方案”-> “啟動”；

2）單擊“運行”選項卡。“方案組”窗格下將顯示默認圖；

3）雙擊該圖，使其最大化。再次執行該操作可以還原為平鋪視圖；

4） 如果不顯示圖樹，請選擇“視圖” > “顯示可用圖”。單擊左窗格中的“+”號以展開圖樹。要隱藏圖樹視圖，請選擇“視圖” > “隱藏可用圖”，或者單擊“可用圖”列表右上角的 X 按鈕。

5） 從該樹中選擇圖并將其拖入右窗格中。還可以在窗格之間拖動圖。

5 Analysis測試結果分析

5.1 分析事務性能

分析方案運行情況應從平均事務響應時間圖和事務性能摘要圖開始。使用“事務性能摘要”圖，可以確定在方案執行期間響應時間過長的事務。使用“平均事務響應時間”圖，可以查看有問題的事務在方案運行期間每一秒鐘的行為。

事務性能摘要圖描述了方案執行期間每個事務的最短響應時間、平均響應時間和最長響應時間的摘要。在圖1的示例中，保留事務在方案執行期間的平均響應時間為 44.4 秒。

平均事務響應時間圖描述保留事務在整個方案運行期間的響應時間很長。在方案執行期間的第六分鐘和第十三分鐘，此事務的響應時間過長 （大約 55 秒鐘）。

為了確定問題并了解在該方案執行期間保留事務響應時間過長的原因，需要細分事務并分析每個頁面組件的性能。要細分事務，請在平均事務響應時間圖或事務性能摘要圖中右鍵單擊該事務，然后選擇 “< 事務名 > 的網頁細分”。

5.2 使用網頁細分圖

使用網頁細分圖，可以細分平均事務響應時間圖或事務性能摘要圖以查看事務中每個頁面組件的下載時間。注意，只有在運行方案前啟用了 “網頁細分”功能才可以實現這一點。網頁細分圖顯示了保留事務中每個頁面組件的下載時間明細。

如果組件下載的時間過長，應查看這是由哪些度量 （DNS resolution time.connection time、time to first buffer、SSL handshaking time、receive time 和 FTP authentication time）引起的。要查看方案運行期間發生問題的具體時刻，請選擇 “頁面下載細分（隨時間變化）圖”。有關所顯示度量的詳細信息，可以參閱 “頁面下載時間細分圖”。要確定問題是否與網絡或服務器相關，請選擇“第一次緩沖時間細分隨時間變化”。

圖4描述了服務器耗時比網絡耗時長很多。如果服務器耗時過長，請使用相應的服務器圖確定有問題的服務器度量并查明服務器性能下降的原因。如果網絡耗時過長，請使用 “網絡監視器”圖確定導致性能瓶頸的網絡問題。

5.3 使用自動關聯

可以通過分析網頁細分圖或者使用自動關聯功能確定造成服務器或網絡瓶頸的原因。自動關聯功能應用高級統計信息算法來確定哪些度量對事務的響應時間影響最大。平均事務響應時間圖顯示方案運行期間每個事務的平均響應時間。

圖5描述在方案即將結束運行時 SubmitData 事務的響應時間相對較長。要將此事務與方案運行期間收集的所有度量關聯，請右鍵單擊 SubmitData 事務并選擇“自動關聯”。在打開的對話框中，選擇要檢查的時間段。

單擊 “關聯選項”選項卡，選擇要將哪些圖的數據與 SubmitData 事務關聯，然

后單擊 “確定”。在圖7中， Analysis 顯示與 SubmitData 事務關聯最為緊密的五個度量：平均事務響應時間、每秒點擊數、Windows資源、WebLogic(JMX)、SQL Server。

此關聯示例描述下面的數據庫和 Web 服務器度量對 SubmitData 事務的影響最大 ： Number of Deadlocks/sec (SQL Server)、 JVMHeapSizeCurrent (WebLogic Server)、 PendingRequestCurrentCount (WebLogic Server)、WaitingForConnectionCurrentCount(WebLogic Server) 和 Private Bytes (Process_Total) (SQL Server)。使用相應的服務器圖，可以查看上面每一個服務器度量的數據并查明導致系統中出現瓶頸的問題。

圖8描述 WebLogic (JMX) 應用程序服務器度量 JVMHeapSizeCurrentPrivate Bytes (Process_Total) 隨著運行的 Vuser 數量的增加而增加。因此，圖8描述這兩種度量會導致 WebLogic (JMX) 應用程序服務器的性能降，從而影響SubmitData 事務的響應時間。

8 WebLigic(JMX)

5.4 比較方案結果

每次對系統進行細微調整并解決其他性能瓶頸時，都應再次運行相同的負載測試以驗證問題是否得到了解決并確認未造成新的性能瓶頸。執行幾次負載測試后，可以將初始結果與最終結果進行比較。下圖顯示了方案的初始負載測試與最終負載測試之間的比較。

第一個負載測試描述在執行任何負載測試前應用程序處于初始狀態時的性能。從圖9中，可以看到當 Vuser為50人時，響應時間大約是 90 秒，這說明應用程序出現了嚴重的性能問題。使用Analysis過程，可以確定縮短事務響應時間所需的體系結構更改。對這些站點體系結構進行更改后，在上次執行的負載測試中，具有相同數量用戶的相同業務進程的事務響應時間少于10秒。

6 LoadRunner的不足之處

LoadRunner作為性能測試工具能夠發現測試系統中的瓶頸，但在實際的性能測試中它仍然存在著以下的問題。

1）價格昂貴

作為商業的自動化測試工具，其價格和他的功能成正比，功能的強大也使得它價格很高。

2）缺少對自身穩定性的檢驗

LoadRunner使用壓力測試計算測試時間時，大概只有LoadRunner的產品設計和開發人員才知道測試時間是如何計算的。一個性能測試工具在實施性能測試時，作為一把標尺，但其自身的穩定性又由誰來檢驗呢。

參考文獻：

[1] 段念. 軟件性能測試過程詳解與案例剖析. 清華大學出版社，2006.

[2] 馬革. 新軟件工程概述——軟件測試. 上海貝爾技術開發部.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文