基于Loadrunner-ALM框架的性能測試應用研究

張偉

摘? 要：性能測試是發現軟件性能問題的有效手段，在軟件上線之前，必須對系統進行嚴格的性能測試，以確認系統是否滿足性能需求。文章結合實際測試案例，介紹了使用測試工具HP Loadrunner和測試管理工具HP ALM實施性能測試的過程及相關操作。

關鍵詞：性能測試;Loadrunner;ALM;負載測試

中圖分類號：TP39 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）32-0077-03

Abstract： Performance testing is an effective means to find software performance problems. Before the software is online， the system must be strictly tested to confirm whether the system meets the performance requirements. Combined with the actual test case， this paper introduces the process and related operation of performance testing using test tool HP Loadrunner and test management tool HP ALM.

Keywords： performance test; Loadrunner; ALM; load test

引言

現如今，軟件產品的用戶對軟件的性能要求越來越高，性能差的系統會影響用戶的體驗和軟件的推廣。因此，在軟件系統發布應用之前，需要經過嚴格的性能測試，以判斷系統能否達到預期的性能需求，同時分析及定位軟件系統中可能存在的瓶頸，提出軟件優化建議，最后起到優化軟件性能，使軟件能夠安全、可靠、穩定運行。在測試實踐中，通常需要借助性能測試工具來實施性能測試。常用的商業化性能測試工具包括：HP Mercury Loadrunner、 IBM Rational Robot、QALoad等，其中，Loadrunner的市場占有量最高。本文以一款客戶關系管理（簡稱CRM）軟件系統為例，介紹利用Loadrunner進行性能測試實踐的過程。HP ALM是惠普公司開發的一款軟件生命周期管理軟件，可以對測試過程進行管理，它可以與Loadrunner進行無縫通信，本文使用ALM 對Loadrunner性能測試過程進行管理。

1 HP Loadrunner

Loadrunner是由惠普公司研制的一款性能測試工具，它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，對整個企業架構進行測試，幫助企業最大限度地縮短測試時間，優化性能和加速應用系統的發布周期。Loadrunner具有以下七個特點：（1）支持多種平臺開發語言，Loadrunner可以支持多種腳本語言，默認的腳本生成語言為C語言。（2）輕松創建虛擬用戶，使用Loadrunner的負載發生器組件可以虛擬出成千上萬個虛擬用戶來對被測業務的并發訪問。（3）創建真實負載測試場景，Loadrunner的控制器提供了多種測試場景設計技術，測試人員依據性能測試需求可以配置出最接近真實用戶使用情況的場景方案。（4）強大的實時監控，Loadrunner的控制器中集成了大量的資源計數器，如操作系統、數據庫、web應用服務器等資源計數器。（5）分析結果以精確定位問題所在，Loadrunner的分析其提供了多種結果處理和分析技術，如過濾、合并、關聯、頁面細分等，以便迅速查找到性能問題并追溯原由。

2 CRM性能測試實踐

使用Loadrunner對CRM系統進行性能測試，主要流程分為7步：性能測試需求分析與提取、制定測試計劃、設計測試用例、開發測試腳本、設計場景方案、執行并監控場景、分析測試結果并提交測試缺陷。其中執行測試方案和提交測試缺陷借助ALM來進行。

2.1 性能測試需求分析與提取

性能測試需求分析與提取是測試人員依據客戶需求對被測系統的性能需求進行充分的理解與分析，挖掘系統的性能測試指標及預期要求，并確定要進行測試的功能業務。性能測試需求分析與提取過程是非常重要的，如果在這個過程中無法得到確切的性能指標，會導致相關測試工作無法正常開展。性能測試需求提取一般流程包括三步：（1）測試指標的分析與提取;（2）測試業務的確定;（3）評審性能測試指標。

在本案例中，確定要進行的性能測試業務包括：登錄、客戶管理、線索管理、商機管理、日程管理、任務管理，其中登錄是單業務測試，客戶管理、線索管理、商機管理、日程管理、任務管理是組合業務測試。本次測試所涉及的指標包括并發用戶數、響應時間、事務成功率、CPU利用率、內存使用率等。

2.2 制定性能測試計劃

軟件測試計劃是安排和指導測試過程的綱領性文件，通常是由經驗豐富的測試工程師負責制訂與編寫文檔。在這個階段包括以下活動：組織測試人員、安排測試時間、搭建測試環境、設計場景模型、收集測試數據、分析測試風險等。除了設計場景模型活動之外，其他幾種活動應該不難理解。場景模型是用來約束和規范業務活動時的場景環境，它是指導場景設計的依據。場景設計的主要目的是能夠模擬出更加接近用戶真實使用情況的運行環境，場景模型的創建不僅要考慮具體的業務操作過程，還要思考多用戶同時使用系統的情況。

2.3 設計測試用例

測試用例的設計是性能測試工作中最重要的環節之一，它是指導后續腳本開發、場景方案設計與執行的依據。性能測試用例模板也是多種多樣，一般來說，一個性能測試用例通常包含測試用例編號、測試目的、前提與約束、并發用戶數、操作步驟、預期結果、設計人員和執行人員、設計時間和執行時間。性能測試通常是在功能測試之后開始實施的，因此，性能測試用例只需考慮正常的業務流程，而不需要檢查異常流程，但是仍需要注意業務中的約束條件。

在本案例中，約束條件包括：（1）創建線索時，聯系人姓名、手機和郵箱不能為空，手機和郵箱須遵守一定的格式;（2）創建客戶時，客戶名稱不能為空，且不能跟已有客戶名稱重復;（3）登錄用戶至少已擁有1位客戶，在創建商機時，商機名稱和預計價格不能為空，且商機名稱不能與已存在的商機名稱重復;（4）在創建任務時，登錄用戶至少已擁有1位下屬員工。

在本案例中，測試指標及預期結果包括：（1）CRM系統支持的并發用戶總數是30個，其中，40%用戶執行線索創建業務，25%用戶執行客戶創建業務，20%用戶執行商機創建業務，10%用戶執行日程創建業務，5%用戶執行任務創建業務;（2）用例中所有事務的響應時間不超過3秒;（3）業務成功率>=98%，隨著并發用戶數的增加，TPS穩步上升;（4）CPU使用率<=75%，內存使用率<=70%。

2.4 開發測試腳本

性能測試計劃和測試用例設計完成之后，測試工程師就可以依據測試場景模型和測試用例來開發性能測試腳本。腳本開發的過程主要就是將測試業務變成可重復執行的腳本，腳本開發的過程如圖1所示。

受篇幅所限，本文僅給出商機創建業務腳本的主要開發過程，包括：（1）錄制商機創建腳本，添加多個事務，以便測試各個事務的響應時間;（2）使用自動和手工關聯技術對商機創建者ID、擁有者ID、商機所對應客戶ID進行關聯，使測試腳本能夠提交正確的ID數據;（3）使用檢查點技術驗證登錄后的頁面是否存在登錄用戶字符串，以判斷用戶登錄是否成功;（4）對用戶名和商機名進行參數化，便于腳本在執行過程中使用不同的參數值;（5）增加思考時間和必要的注釋信息;（6）回放并調試腳本，保證測試腳本的正確性。

2.5 設計場景方案

腳本開發完成之后，將腳本加載到Controller中，然后在Controller組件中進行測試場景的設計。場景設計的主要依據就是測試計劃所設計的場景模型，通常需要考慮：并發用戶數、虛擬用戶調度計劃、集合點應用、IP欺騙技術、負載發生器、負載均衡、資源監控器等。

在本案例中，登錄業務腳本單獨放在一個場景中運行，而線索創建業務、客戶創建業務、商機創建業務、日程創建業務和任務創建業務腳本組合放在一個場景中運行。這里給出組合業務的場景設計策略：（1）設置并發用戶數為35; （2）場景啟動時，每15秒加載一個虛擬用戶，所有虛擬用戶加載完畢后，場景持續運行30分鐘，結束時，每15秒釋放一個虛擬用戶;（3）使用1個負載機;（4）使用IP欺騙技術，在負載機虛擬10個IP地址;（5）在服務水平協議中，設置事務的響應時間預期值不超過3秒;（6） 添加Windows資源計數器、Apache資源計數器和mysql資源計數器。

2.6 執行與監控場景

場景方案設計好之后，測試人員還要為腳本的運行準備必要的測試數據，在本次測試中，要準備200條可登錄系統的用戶帳號，還要為每個用戶添加至少1條客戶信息。

經過詳細的場景測試準備工作之后，測試人員就可以執行測試場景方案了。在實際測試中，可以在HP ALM系統中創建性能測試的測試集去執行相關的測試場景文件。使用ALM可以運行Loadrunner測試場景，主要包含兩大部分的操作：一是將測試場景上傳到ALM中;二是在ALM創建測試集并運行測試場景。上傳測試場景通常需要進行以下幾項操作：（1）打開Loadrunner的控制器，連接到ALM系統上;（2）將測試場景上傳到ALM系統的“測試計劃”模塊中;（3）在ALM中驗證上傳是否成功。在ALM系統中執行測試場景通常需要進行以下幾項操作：（1）在ALM的測試實驗室中建立測試集，并將要運行的測試場景導入測試集;（2）執行測試集并查看測試結果。

在場景執行過程中，測試人員要監控場景的運行情況，尤其是場景執行初期比較容易暴露測試腳本和場景設計中的問題，盡早發現并解決測試中存在的問題可以減少一些不必要的時間浪費，例如，如果場景要持續運行24小時，在場景運行結束后才發現測試腳本中犯了某些低級錯誤，那么本次場景運行基本上就沒有任何意義了。

在本次場景執行過程中，主要監控的內容包括：Vuser的運行狀態、場景運行的概要信息、錯誤輸出消息、Vuser運行日志、數據分析圖和資源計數器。

2.7 分析測試結果并向ALM提交缺陷

在場景執行完成之后，測試人員可以通過分析器組件對結果數據進行分析和處理。在結果分析過程中，如果發現某些性能指標不符合預期要求，則需要測試人員進一步去挖掘系統可能存在的瓶頸并向開發工程師提出性能調優的建議。在本案例中，主要發現了系統的兩個問題：（1）退出事務的響應時間過長;（2）CPU使用率過高。針對這兩個缺陷問題，分析并總結出缺陷報告，然后通過缺陷管理工具提交測試缺陷。ALM系統包含比較強大的缺陷管理功能，本案例中使用ALM系統來管理測試過程中發現的缺陷。

3 結束語

使用HP Loadrunner等測試工具可以經濟、快速地實施性能測試，挖掘軟件系統的性能缺陷，使軟件系統可以安全、可靠、穩定運行。在實際測試活動中，測試人員可以將Loadrunner和ALM結合起來去實施和管理性能測試，提升測試的效率和質量。

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