32、利用云潜力进行软件性能测试-优快云博客

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利用云潜力进行软件性能测试

1. 引言

企业应用程序测试是软件开发生命周期和企业应用部署环境的重要组成部分。应用程序和系统需要进行正确性和质量测试，每个系统都必须在不同负载下进行性能测试，以检查系统是否会出现故障，从而不断改进系统。在软件工程中，特别是企业系统的性能测试，能够确定系统在特定测试周期内的响应性、可靠性、可扩展性、稳定性以及资源使用的可预测性。

在开发和测试这些企业系统时，我们面临着巨大的挑战，因此节约总体资本、运营成本以及缩短产品上市时间以击败竞争对手至关重要。除了成本因素外，测试的关键标准还包括网络、计算、存储资源的使用以及安全性，这些都应得到同等重视。云计算拥有无限的计算、网络带宽和存储资源，并且具有弹性和可扩展性，分布在多个数据中心，为企业系统的托管和测试提供了理想的基础设施。企业总是需要额外的托管资源来满足企业不断增长的需求，以及测试时的即时资源需求。

性能故障会导致生产力低下、收入损失、成本超支和市场机会错失，从而损害客户关系。例如，Aberdeen Research的一项调查显示，近60%的组织对企业关键系统的性能不满意，受访者还表示性能问题导致企业收入流失了9%。为了解决这一问题，确保推出的企业系统能够处理实时负载场景并进行相应扩展非常重要。而现有的在自有数据中心、实验室或托管数据中心的方法，无法准确模拟这种规模的负载。通过利用云服务提供商的能力，并结合基于云的测试框架，企业系统可以通过在云中部署负载注入测试服务器实例来快速有效地进行测试，从而模拟接近实时的生产场景。

除了满足系统的性能要求和质量标准外，企业还在寻求最优成本。基础设施成本是性能测试的主要因素之一，通过利用云基础设施而不是自有数据中心或测试实验室，可以降低这一成本。

2. 性能测试的因素

在向用户推出任何企业系统、产品和服务之前，进行充分的端到端测试至关重要。如今，在全球市场中，系统的用户遍布世界各地，他们通过不同的地理区域、不同的访问渠道和不同的带宽访问这些系统。随着用户数量的增加，这些系统需要处理更高的负载。尽管企业系统经过了精心的架构设计和部署，但要有效地测试这些系统，模拟接近实时的用户场景和负载量仍然非常复杂。构建一个能够模拟接近实时场景的测试自动化系统本身就是一项挑战，它需要考虑用户的地理分布、网络带宽、高峰时段的交易数量以及用户场景和角色的组合。

在测试这些企业系统和服务时，通过减少总体测试时间、基础设施成本、适应系统的频繁返工以及使测试周期更加高效和灵活，来最小化总体测试成本至关重要。云计算具有无限的计算、存储能力，以及弹性和跨地理分布的数据中心，为企业系统的测试提供了理想的基础设施，使测试更接近实时生产场景。

3. 传统软件性能测试方法

高负载用户的性能测试需要大量的基础设施资源、带宽和成本。此外，在整个性能测试周期以及每个发布阶段，都需要长时间使用基础设施资源。基础设施资源在企业数据中心内进行配置和部署，企业需要花费大量的精力和时间来采购资源、部署和配置测试服务器。而托管测试服务器以测试企业应用程序的数据中心，并没有完善的管理机制来检查所使用的基础设施资源和所选的服务。

将测试服务器和应用程序托管在同一企业数据中心的优势在于，能够为测试企业系统分配所需的全部基础设施资源。数据中心中的其他应用程序是可信的，不会影响被测系统的性能。专用测试服务器拥有专用的IP地址、带宽、存储和服务器机架，以确保整体性能。企业系统和测试服务器完全可信，基础设施的使用仅限于测试计划。

然而，要获得上述功能，需要在数据中心专用托管服务器，但这需要付出代价。企业需要为所有资源付费，而不管其实际使用情况如何，因为在测试周期的低谷期，服务器并未得到充分利用。

大多数大型企业会采购应用程序所需的全部基础设施，并将其分配给特定的应用程序。随着应用程序需求的增长，会在现有资源的基础上添加额外的服务器。很少会对资源进行移除或服务器整合，因为大多数企业不想破坏已经运行良好的模式。随着时间的推移，现有产品添加了更多功能，被测应用程序的部署拓扑结构会不断增长，同时应用程序的用户也会增加，为了满足需求，可能需要在适当的时候配置额外的服务器。应用程序的自动化测试和手动测试会在定期的发布周期进行。

企业系统的测试是有时限的工作，一旦开始，就会运行一组测试用例和脚本，并生成报告以了解系统的健康状况。性能测试所需的基础设施资源总是在波动，而企业数据中心可能缺乏根据测试计划的需求快速、优化地设置测试基础设施的灵活性和弹性。

测试应用程序的基础设施需要进行充分配置，以衡量被测应用程序提供的服务质量（QoS）。如果企业系统或测试基础设施配置不足，可能无法提供正确的结果。虽然报告外推可能是一种解决方案，但它无法解决应用程序在实时流量条件下面临的大多数问题。虽然大多数企业的应用程序取得了成功，但要进行充分的测试，需要有足够的基础设施资源来模拟高峰负载需求，而很少有企业的测试实验室具备这样的资源。

为了满足模拟高负载对服务器不断增长的需求，企业会选择外部服务提供商。服务提供商根据分配的测试基础设施资源收费，而不管其实际利用率如何。

根据性能测试周期的不同阶段，可以配置外部基础设施资源以满足应用程序的测试需求。在应用程序的负载测试期间，可以配置一组资源，这些资源同样可用于压力测试、耐力测试和隔离测试。企业应用程序托管在企业数据中心，而测试基础设施托管在外部数据中心。例如，Lab 1用于对其中一个应用程序进行性能测试，Lab 2用于对同一企业的另一个应用程序进行性能测试，并会适当地配置网络和安全约束以满足需求。

在这种模式下，企业对被测服务和应用程序拥有完全的控制权。测试服务器根据测试计划周期进行使用，只需对测试服务器进行一次与同一企业系统的配置，配置细节将在每个测试周期中使用。

然而，系统的更改需要在测试服务器上手动更新和维护。由于托管环境的带宽、维护周期、将企业服务器暴露在托管环境中的更高安全风险、高成本以及在测试周期低谷期资源未得到充分利用等原因，测试服务器有时可能效率低下。

下面是传统性能测试的流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[采购资源]
    B --> C[部署和配置测试服务器]
    C --> D[运行测试用例和脚本]
    D --> E[生成测试报告]
    E --> F[结束]

4. 云环境下的性能测试

负载测试应确保企业应用程序的性能、可用性、可扩展性和可靠性。使用自定义负载测试框架的企业会关注该框架如何处理给定请求集的响应时间、不断增加的用户请求数量，并最终确保即使在负载增加的情况下，响应时间也能达到约定的值。以下是企业如何利用自定义负载测试框架以获得最佳结果，同时优化基础设施需求和降低总体拥有成本的方法：
- 负载测试 ：负载测试是管理企业系统性能的一种方法。它有助于了解系统在长时间承受高负载时的性能表现，结果将展示系统的性能，并突出企业系统的薄弱环节和瓶颈区域。
- 压力测试 ：企业系统通常在平均负载下表现良好，但当负载增加或达到最大容量时，系统性能会下降。每个企业都希望了解系统在不改变响应质量和时间的情况下能够处理的最大容量。这种测试将确定系统在最大负载下的健壮性，并有助于进行容量规划。
- 耐力测试 ：企业系统在上述测试中可能表现良好，但在持续的长时间负载测试周期中，系统的性能、内存和CPU利用率应保持一致，不会下降并影响被测系统的性能。定期测量响应时间和吞吐量，并监控系统特征，有助于检测内存泄漏和性能问题。目标是确保系统在长时间施加大量负载时的行为保持一致。

可以利用云计算基础设施资源在云中测试Web和企业应用程序，以模拟现实世界的用户场景。

5. 利用不同类型的应用程序

可以考虑利用云来测试各种类型的应用程序。在应用程序上线之前，进行全面的性能测试至关重要，以避免因容量不足、数据争用、内存不足和其他资源可用性问题而导致的任何问题。

面向消费者或外部用户的大型Web应用程序 ：Web应用程序通常针对大量用户群体，用户分布在不同的地理区域。由于可以从公共云服务提供商的不同地理位置获取云基础设施，因此这类应用程序非常适合基于云的性能测试。同样，由于按需和按使用付费的云基础设施特性，压力测试和耐力测试也可以更高效、更经济地进行。
大型用户基础的应用程序、面向业务的服务以及面向内部用户的大型企业应用程序 ：这些类型的应用程序也可以利用基于云的性能测试。

6. 基于云的软件性能测试

随着云计算的发展和企业对云服务的采用越来越普遍，可以将多个云基础设施资源用作测试基础设施，并与现有基础设施连接。云基础设施资源为应用程序测试创造了大量新机会，企业目前为每个部门单独设置测试基础设施的模式，现在可以共享公共资源池。

基于云的性能测试允许轻松、便捷地按需访问共享的测试基础设施资源池。这些测试资源可以通过网络为服务器、自动化软件、测试脚本和报告的存储、网络带宽和安全需求进行配置，从而减少管理工作和与服务提供商的交互。

以下是公共云方法与虚拟机方法的成本比较示例：
| 项目 | 虚拟机方法 | 公共云方法 |
| — | — | — |
| 基础设施成本 | 高 | 低，约降低80 - 85%（考虑相关假设） |
| 软件许可成本 | 高 | 低或无 |
| 软件维护成本 | 高 | 低或无 |
| IT支持成本 | 高 | 低或无 |

除了图中所示的基础设施成本节省外，使用公共云提供商的虚拟机还可以在软件许可成本、软件维护成本和IT支持成本方面实现节省。根据测试所需的软件类型以及维护和支持所需的技能，这些成本会有所不同，但与本地部署场景相比，许可、维护和支持成本通常较低或为零。

此外，利用基于云的负载模拟提供了灵活性和即时扩展的能力，减少了设置时间，并实现了接近实时的测试。这有助于实现准确的容量规划、提高系统性能和质量，同时降低总体测试成本和测试周期持续时间。

下面是基于云的性能测试的流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[选择云服务提供商]
    B --> C[配置云测试资源]
    C --> D[上传测试脚本和数据]
    D --> E[运行测试]
    E --> F[收集和分析测试数据]
    F --> G[生成测试报告]
    G --> H[结束]

综上所述，云计算为企业软件性能测试带来了诸多优势，企业可以根据自身需求选择合适的测试方式，以提高系统的性能和质量，降低成本并缩短上市时间。

利用云潜力进行软件性能测试

7. 云测试框架的实施与优势

为了更好地利用云进行软件性能测试，搭建合适的云测试框架十分关键。云测试框架主要由以下几个部分组成：
- 负载注入模块 ：负责在云环境中部署负载注入测试服务器实例，模拟接近实时的生产场景负载，向被测系统发送大量请求，以检测系统在不同负载下的性能表现。
- 数据收集与分析模块 ：收集测试过程中的各种数据，如响应时间、吞吐量、CPU 利用率、内存使用情况等，并对这些数据进行分析，以评估系统的性能和稳定性。
- 资源管理模块 ：根据测试需求，动态分配和管理云环境中的计算、存储和网络资源，确保测试过程的高效进行。
- 报告生成模块 ：根据分析结果生成详细的测试报告，包括性能指标、问题发现、建议措施等，为系统优化提供依据。

云测试框架的优势主要体现在以下几个方面：
- 成本效益 ：如前文所述，通过按需使用云资源，避免了传统测试中大量的基础设施投资和闲置成本，显著降低了测试成本。
- 灵活性和可扩展性 ：可以根据测试需求随时调整云资源的规模，轻松应对不同规模和复杂度的测试场景。
- 模拟真实场景 ：利用云的分布式特性，可以从不同地理位置模拟大量用户的访问，更准确地模拟真实的生产环境。
- 缩短测试周期 ：快速的资源配置和高效的测试执行，减少了测试准备和执行时间，加快了产品上市速度。

8. 选择云测试解决方案提供商的关键考虑因素

9. 云测试的最佳实践

为了充分发挥云测试的优势，企业可以遵循以下最佳实践：
- 制定详细的测试计划 ：明确测试目标、测试场景、测试用例和测试资源需求，确保测试的全面性和有效性。
- 选择合适的云服务提供商 ：根据企业的需求和预算，选择具备良好信誉和技术实力的云服务提供商。
- 进行充分的测试准备 ：包括环境搭建、数据准备、测试脚本编写等，确保测试环境的稳定性和一致性。
- 监控和分析测试过程 ：实时监控测试过程中的各项指标，及时发现问题并进行调整。
- 定期进行测试和优化 ：随着系统的不断更新和升级，定期进行性能测试，及时发现和解决潜在的性能问题。

下面是云测试最佳实践的流程图：

graph LR
    A[制定测试计划] --> B[选择云服务提供商]
    B --> C[进行测试准备]
    C --> D[执行测试]
    D --> E[监控和分析测试过程]
    E --> F{是否有问题?}
    F -- 是 --> G[调整和优化]
    G --> D
    F -- 否 --> H[生成测试报告]
    H --> I[定期重复测试]