快速印刷管理系統(tǒng)自動(dòng)化性能測(cè)試研究

王 巍，薛堯予，張輝

（國(guó)家圖書館 信息網(wǎng)絡(luò)部，北京 100081）

0 引言

快速印刷管理系統(tǒng)作為一種將IT軟件與數(shù)字印刷設(shè)備整合起來的系統(tǒng)，通常具有文獻(xiàn)印刷數(shù)據(jù)自由存取、按需印刷、圖文混排印刷、可變數(shù)據(jù)印刷、多批次重復(fù)印刷、各種厚度文獻(xiàn)的裝訂等功能。該系統(tǒng)能否最大限度地發(fā)揮了高速數(shù)碼印刷機(jī)的優(yōu)勢(shì)？能否在多人同時(shí)操作情況下，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰、反應(yīng)滯后等問題？能否全天候正常服務(wù)并同時(shí)保證印刷質(zhì)量？這些系統(tǒng)性能問題，迫切需要通過性能測(cè)試來進(jìn)行驗(yàn)證，為系統(tǒng)的投入運(yùn)行提供技術(shù)保證，從而解除用戶的憂慮，防患于未然。本文就此展開論述，以一個(gè)具有代表性的快速印刷管理系統(tǒng)為例，探討系統(tǒng)的性能測(cè)試工作。

圖1 測(cè)試過程

性能測(cè)試的過程大體分為三個(gè)階段：準(zhǔn)備、執(zhí)行和分析。此外，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制貫穿整個(gè)測(cè)試過程始終（如圖1所示）。

1）準(zhǔn)備階段：了解被測(cè)系統(tǒng)情況、測(cè)試范圍、性能需求等，準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境、工具、用例、數(shù)據(jù)、腳本等。

2）執(zhí)行階段：使用錄制好的腳本，通過場(chǎng)景模擬進(jìn)行性能測(cè)試，同時(shí)收集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

3）分析階段：收集測(cè)試性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)與日志，進(jìn)行性能測(cè)試結(jié)果分析。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制：這里的風(fēng)險(xiǎn)包括測(cè)試過程中遇到的各種問題，如測(cè)試不能按計(jì)劃進(jìn)行、測(cè)試工具出現(xiàn)問題、測(cè)試數(shù)據(jù)無法使用等，也包括測(cè)試執(zhí)行后帶來的各種后果的風(fēng)險(xiǎn)，如生產(chǎn)數(shù)據(jù)被破壞、系統(tǒng)被壓垮等。應(yīng)提前考慮到各個(gè)環(huán)節(jié)可能遇見的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提出規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的方法[1]。

1 測(cè)試準(zhǔn)備

1）了解被測(cè)系統(tǒng)情況

圖2 快速印刷管理系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

此系統(tǒng)的硬件部分由Nuver a高速數(shù)碼印刷機(jī)、多臺(tái)服務(wù)器、客戶端PC機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成；軟件部分由定制開發(fā)的工單管理軟件、工作流管理軟件、印刷控制軟件和Web服務(wù)IIS、數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Ser ver等組成。其中，工單管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收電子書數(shù)據(jù)和用戶請(qǐng)求、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行印刷預(yù)處理和格式轉(zhuǎn)換；工作流管理軟件負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)處理的序列，控制印刷數(shù)據(jù)按照要求完成數(shù)據(jù)處理；印刷控制軟件負(fù)責(zé)最終的印刷輸出。

表1 測(cè)試硬件環(huán)境與軟件部署

2）測(cè)試工具選擇

并發(fā)性能測(cè)試是在客戶端執(zhí)行的黑盒測(cè)試，一般不采用手工方式，而是利用工具采用自動(dòng)化方式進(jìn)行。本次測(cè)試采用自動(dòng)負(fù)載測(cè)試工具Load Runner，它可通過模擬真正用戶的操作行為并進(jìn)行實(shí)時(shí)性能監(jiān)測(cè)，來幫助客戶快速地查找性能問題。

3）測(cè)試范圍

系統(tǒng)性能測(cè)試范圍盡量避免大而全的測(cè)試，而是根據(jù)需求和系統(tǒng)特點(diǎn)來制定測(cè)試方案，選取可用于衡量系統(tǒng)性能的典型的業(yè)務(wù)流程來展開測(cè)試。測(cè)試人員經(jīng)過分析，本案例最終選擇“登錄”、“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”等幾個(gè)有代表性的功能來進(jìn)行測(cè)試，其中，“登錄”操作能提現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)中IIS、SQL Ser ver數(shù)據(jù)庫(kù)的效率，“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”能提現(xiàn)多用戶并發(fā)讀/寫對(duì)服務(wù)器硬盤造成的壓力。

4）測(cè)試場(chǎng)景

由于系統(tǒng)操作人員共40人左右，根據(jù)“并發(fā)在線用戶數(shù)是實(shí)時(shí)在線用戶數(shù)的10%~20%”的原則，將并發(fā)用戶數(shù)設(shè)為4、6、8，在LoadRunner的Control l er中控制Load Generator對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行壓力加載，觀察性能表現(xiàn)。

5）測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)試數(shù)據(jù)包括電子書數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和參數(shù)化數(shù)據(jù)。結(jié)合實(shí)際情況，本次測(cè)試選用PDF、TIFF兩種電子書數(shù)據(jù)（共16本），每本書一個(gè)目錄，其中包括圖像文件、mdb文件、MARC文件等；數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)即在數(shù)據(jù)庫(kù)中構(gòu)造用戶數(shù)據(jù)（操作員ID、姓名、密碼、部門等字段）和書籍?dāng)?shù)據(jù)（ID、書名、尺寸、比例、數(shù)據(jù)格式、存儲(chǔ)位置、文件大小等字段）；參數(shù)化數(shù)據(jù)是用于腳本中的常量替換，由測(cè)試人員在腳本中找出需要參數(shù)化的對(duì)象，如操作員ID、密碼，用參數(shù)表加以替換，從而模擬實(shí)現(xiàn)多用戶的同時(shí)運(yùn)行。

6）測(cè)試腳本

使用Load Runner的VuGen，錄制系統(tǒng)客戶端與服務(wù)器端之間的交互行為，生成測(cè)試腳本。然而錄到的腳本不能直接使用，需要做參數(shù)化、變量獲取（web_r eg_save_par am）、關(guān)聯(lián)、設(shè)集合點(diǎn)等多種修改和完善，才能最終用于客戶端仿真。

7）測(cè)試環(huán)境

8）系統(tǒng)監(jiān)控

在壓力加載的同時(shí)，我們對(duì)應(yīng)用服務(wù)器的系統(tǒng)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與運(yùn)行腳本返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，為系統(tǒng)瓶頸診斷提供線索。

2 測(cè)試執(zhí)行與結(jié)果分析

1）測(cè)試執(zhí)行

在不同并發(fā)用戶數(shù)（4、6、8）條件下，分別運(yùn)行“登錄”、“讀取MARC”、“合并PDF”、“提交印刷”腳本，發(fā)現(xiàn)除了在運(yùn)行“合并PDF”腳本時(shí)出現(xiàn)操作失敗情況之外，其余腳本均成功運(yùn)行（如表2所示），且系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)平穩(wěn)，CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、硬盤、IIS及數(shù)據(jù)庫(kù)均未出現(xiàn)緊張、擁堵情況。

表2 場(chǎng)景運(yùn)行結(jié)果表

“合并PDF”腳本運(yùn)行時(shí)，分別在6個(gè)、8個(gè)并發(fā)情況下，均有1個(gè)用戶操作失敗，導(dǎo)致不能產(chǎn)生正確的PDF文件，且操作失敗時(shí)，系統(tǒng)界面顯示“系統(tǒng)忙，請(qǐng)稍后再試”。

結(jié)合同步監(jiān)測(cè)到的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)“合并PDF”時(shí)：

隨著并發(fā)人數(shù)不斷增加，CPU的平均利用率一直處于20%以下，“%DPC t ime”的值處于較低水平，處理器隊(duì)列長(zhǎng)度始終小于2，未出現(xiàn)堵塞；

內(nèi)存基本保持穩(wěn)定，并發(fā)人數(shù)增加對(duì)內(nèi)存影響不大，可用物理內(nèi)存始終在總物理內(nèi)存的70%左右；

服務(wù)器硬盤的“Disk Transf er/sec”的值一直大于120ms，最高時(shí)達(dá)到197ms。這個(gè)參數(shù)反映硬盤完成請(qǐng)求所用的時(shí)間，一般而言，此值應(yīng)小于60ms，過大則表示系統(tǒng)要求的I/O速度已接近硬盤的最大速度，需要更換更快的硬盤或更換硬盤的RAID方式；

SQL Ser ver數(shù)據(jù)庫(kù)和IIS性能數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無報(bào)錯(cuò)。

2）結(jié)果分析

結(jié)果分析是對(duì)測(cè)試過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象進(jìn)行分析，判斷是否符合設(shè)計(jì)用戶需求、是否達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)，如有不達(dá)標(biāo)需進(jìn)一步分析原因并提出解決方法。

本案例通過對(duì)上面測(cè)試執(zhí)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以判斷，“合并PDF”腳本運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了大量的硬盤讀寫，特別是當(dāng)操作對(duì)象是大數(shù)據(jù)文件（如TIFF格式）時(shí)，系統(tǒng)壓力集中在硬盤上，導(dǎo)致硬盤繁忙無法及時(shí)響應(yīng)，影響了系統(tǒng)性能。

因此，提出以下解決思路：

要求廠商調(diào)整軟件代碼算法結(jié)構(gòu)、分散系統(tǒng)壓力；

提升硬盤I/O速度或更換硬盤的RAID方式。

3 結(jié)束語

軟件性能測(cè)試技術(shù)是查找軟件性能問題和檢驗(yàn)軟件質(zhì)量的重要手段，已經(jīng)成為軟件工程實(shí)施的必要環(huán)節(jié)。以LoadRunner作為測(cè)試工具，創(chuàng)建真實(shí)的負(fù)載并精確定位性能問題，為保證軟件應(yīng)用性能和軟件工程順利實(shí)施提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)保障。

[1] 劉群策.LoadRunner和軟件項(xiàng)目性能測(cè)試[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[2] 陳紹英,金成姬,馮艷碩. LoadRunner虛擬用戶開發(fā)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社,2009.