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使用 JMeter 完成常用的壓力測試

本文轉載自   查看原文   2014-11-17 20:15   28387    Java

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原文地址： http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-pressiontest/

胡 鍵 (jianhgreat@hotmail.com), 西安交通大學碩士

本文介紹了 JMeter 相關的基本概念。並以 JMeter 為例，介紹了使用它來完成最常用的三種類型服務器，即 Web 服務器、數據庫服務器和消息中間件，壓力測試的方法、步驟以及注意事項。

講到測試，人們腦海中首先浮現的就是針對軟件正確性的測試，即常說的功能測試。但是軟件僅僅只是功能正確是不夠的。在實際開發中，還有其它的非功能因素也起着決定性的因素，例如軟件的響應速度。影響軟件響應速度的因素有很多，有些是因為算法不夠高效；還有些可能受用戶並發數的影響。

在眾多類型的軟件測試中，壓力測試正是以軟件響應速度為測試目標，尤其是針對在較短時間內大量並發用戶的訪問時，軟件的抗壓能力。本文以 JMeter 為例，介紹了如何使用它來完成常用的壓力測試：Web 測試、數據庫測試和 JMS 測試。

概述

JMeter 最早是為了測試 Tomcat 的前身 JServ 的執行效率而誕生的。到目前為止，它的最新版本是2.1.1，它的測試能力也不再僅僅只局限於對於Web服務器的測試，而是涵蓋了數據庫、JMS、Web Service、LDAP等多種對象的測試能力。在最新的 2.1.1 中，它還提供了對於 JUNIT 的測試。

JMeter 的安裝非常簡單，從官方網站上下載，解壓之后即可使用。運行命令在%JMETER_HOME%/bin 下，對於 Windows 用戶來說，命令是 jmeter.bat。運行前請檢查JMeter 的文檔，查看是否具備相關的運行條件。對於最新版（即2.1.1），需要JDK的版本要求是JDK 1.4。

JMeter 的主要測試組件總結如下：

1. 測試計划是使用 JMeter 進行測試的起點，它是其它 JMeter 測試元件的容器。

2. 線程組代表一定數量的並發用戶，它可以用來模擬並發用戶發送請求。實際的請求內容在Sampler中定義，它被線程組包含。

3. 監聽器負責收集測試結果，同時也被告知了結果顯示的方式。

4. 邏輯控制器可以自定義JMeter發送請求的行為邏輯，它與Sampler結合使用可以模擬復雜的請求序列。

5. 斷言可以用來判斷請求響應的結果是否如用戶所期望的。它可以用來隔離問題域，即在確保功能正確的前提下執行壓力測試。這個限制對於有效的測試是非常有用的。

6. 配置元件維護Sampler需要的配置信息，並根據實際的需要會修改請求的內容。

7. 前置處理器和后置處理器負責在生成請求之前和之后完成工作。前置處理器常常用來修改請求的設置，后置處理器則常常用來處理響應的數據。

8. 定時器負責定義請求之間的延遲間隔。

JMeter的使用非常的容易，在 ONJava.com 上的文章 Using JMeter 提供了一個非常好的入門。

常用測試

壓力測試不同於功能測試，軟件的正確性並不是它的測試重點。它所看重的是軟件的執行效率，尤其是短時間內訪問用戶數爆炸性增長時軟件的響應速度，壓力測試往往是在功能測試之后進行的。在實際的開發過程中，軟件潛在的效率瓶頸一般都是那些可能有多個用戶同時訪問的節點。

就目前 Java EE 的平台下開發的軟件來說，這種節點通常可能是：Web 服務器、數據庫服務器和 JMS 服務器。它們都是請求主要發生的地點，請求頻率較其它的節點要高，而且處於請求序列的關鍵路徑之上。如果它們效率無法提高的話，對於整個軟件的效率有致命的影響。而且在這些節點上一般都會發生較大規模的數據交換，有時其中還包含有業務邏輯處理，它們正是在進行壓力測試時首先需要考慮的。

本文以這三種節點為例，介紹如何使用 JMeter 來完成針對於它們的壓力測試。

Web 服務器

對於大多數的項目來說，並不會自行開發一個Web服務器，因此Web服務器壓力測試的對象實際就是--發布到Web服務器中的軟件。最簡單的Web測試計划只需要三個 JMeter 的測試元件，如下圖：

其中：

  • 在線程組中定義線程數、產生線程發生的時間和測試循環次數。
  • 在http請求中定義服務器、端口、協議和方法、請求路徑等。
  • 表格監聽器負責收集和顯示結果。

這種設置對於包含了安全機制的 web 應用是不夠的，典型的 web 應用一般都會：

1. 有一個登錄頁，它是整個應用的入口。當用戶登錄之后，應用會將用戶相關的安全信息放到 session 中。

2. 有一個 filter，它攔截請求，檢查每個請求相關的 session 中是否包含有用戶安全信息。如果沒有，那么請求被重定向到登錄頁，要求用戶提供安全信息。

在這種配置下應用上面的測試計划，那么除了登錄頁之外的其它請求都將因為缺少用戶安全信息，而使請求實際定位到登錄頁。如果不加斷言，那么在監聽器看來所有的請求都是成功。而實際上，這些請求最終都沒有到達它們應該去的地方。顯然，這種測試結果不是我們所期望的。

為了成功的測試，至少有2種方法：

  • 方法一，去掉程序的安全設置，如filter，使得不需要用戶安全信息也能訪問受限內容；
  • 方法二，不修改程序，使用JMeter提供的"Http URL重寫修飾符"或"Http Cookie管理器"。

對於第一種方法，有其局限性：

  • 需要修改程序配置，如去掉web.xml中關於安全filter的設置。需要維護多個版本的web.xml，如壓力測試和功能測試分別各自的web.xml，增加了維護成本，而且有可能會在測試之后忘記將web.xml修改回來。
  • 對於一些需要用戶安全信息的頁面無能為力，如某些業務審計操作需要用戶安全信息來記錄。因為缺少這樣的信息，注定了測試的失敗。如果解決為了這個問題進一步的修改程序，那么因為存在多個版本的程序，那么其維護難度將大大增加。

雖然，第二種方法配置難度增加了，但是它不用修改程序。而且還可將測試計划保存成文件，以便重復使用。因此，選用第二種方法是較為理想的做法。下面以一個簡化的例子說明使用方法二的配置步驟。

1. 例子由以下幾個文件組成：

  • AuthorizenFilter.java，過濾器負責檢驗session中是否存在用戶信息。如果沒有，那么就轉向到 login.jsp。它的主要方法 doFilter 內容如下：

    public void doFilter(ServletRequest request,
                     ServletResponse response,
                     FilterChain chain)
                     throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)request;
    HttpServletResponse res = (HttpServletResponse)response;
    HttpSession session= req.getSession();
    User user = (User)session.getAttribute("user");
    if(null == user){
        String uri= req.getRequestURI();
        //如果請求頁是登錄頁，不轉向
        if( uri.equalsIgnoreCase("/gWeb/login.jsp")){
            chain.doFilter(request, response);
		} else{
            res.sendRedirect("/gWeb/login.jsp");
		}
	}else{
        chain.doFilter(request, response);
    }    
}

  • User.java，用戶類負責記錄用戶的信息。為了簡化，這里的登錄操作只允許指定用戶名和密碼。主要內容如下：

    public class User {
	private String user;
	private String pwd;
	public User(String user, String pwd) {
		this.user = user;
		this.pwd = pwd;
	}
	public boolean login(){
		return user.equals("foxgem") && pwd.equals("12345678");
	}
	public String getUser() {
		return user;
	}
	public void setUser(String user) {
		this.user = user;
	}
}

  • Login.jsp 和welcome.jsp。其中 login.jsp 負責生成 User 對象，並調用 User 的login。當 login 返回為 true 時轉向到 welcome.jsp。其驗證部分的代碼：

    <%
  if( request.getParameter("Submit") != null) {
	  User ur= new User( request.getParameter("user"), request.getParameter("pwd"));
      if( ur.login()){
  	     session.setAttribute("user", ur);
         response.sendRedirect("/gWeb/welcome.jsp");
      } else{
         session.setAttribute( "LOGIN_ERROR_MSG", 
"無效的用戶，可能原因：用戶不存在或被禁用。");
         response.sendRedirect("/gWeb/index.jsp");
         return;
      }
  }
%>

  • web.xml，配置 filter 攔截所有訪問 JSP 頁面的請求：

    <filter>
    <filter-name>authorizen</filter-name>
    <filter-class>org.foxgem.jmeter.AuthorizenFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>authorizen</filter-name>
	<url-pattern>*.jsp</url-pattern>
</filter-mapping>

2. 創建如下結構的Web測試計划：

其中主要測試元件說明如下：

  • http請求默認值負責記錄請求的默認值，如服務器、協議、端口等。
  • 第一個http請求，請求login.jsp，並附加驗證所需要的參數（user=foxgem，pwd=12345678，Submit=Submit）；其包含的響應斷言驗證url中包含"welcome.jsp"，這一點可以從程序中反應。
  • 第二個http請求，請求是welcome.jsp；其包含的響應斷言驗證響應文本中包含"foxgem"，它是welcome.jsp頁面邏輯的一部分。
  • http cookie管理器負責管理整個測試過程中使用的cookie，它不需要設置任何屬性。
  • 循環控制器設置發送第二個請求的循環次數，表格監聽器負責收集和顯示第二個請求的測試結果。

啟動測試計划之后，執行的順序是：首先，第一個請求登錄頁進行登錄；成功登錄之后，使用循環控制器執行第二個請求。請求welcome.jsp時，響應斷言用來驗證是否確實是welocme.jsp來處理請求，而不是因為其它頁。在這個測試計划中需要注意的是http cookie管理器。正是由於它的作用，使得第二個請求能順利的發送到welcome.jsp進行處理，而不是因為缺少用戶安全信息轉發到login.jsp。

在這個例子中，我們並沒有在程序中使用cookie（使用的是session），那么http cookie管理器怎么會起作用呢？這是因為在servlet/jsp規范中對於session的狀態跟蹤有2種方式：

  • 使用cookie，保留和傳遞sessionid。它不要求程序對於url有什么特殊的處理，但是要求瀏覽器允許cookie。在這個例子中，就是這種情形。
  • 使用url重寫，每次顯式的在瀏覽器和服務器之間傳遞sessionid。它要求程序對url進行編碼，對瀏覽器沒有要求。

對於第二種情形，可以使用JMeter前置管理器中的http url重寫修飾符來完成。對於Tomcat，Session參數是jsessionid，路徑擴展使用"；"。使用url編碼時需要注意，必須將瀏覽器的cookie功能關閉。因為url編碼函數，如encodeURL，會判斷是否需要將sessionid編碼到url中。當瀏覽器允許cookie時，就不會進行編碼。

如果cookie而不是session來保存用戶安全信息，那么直接使用http cookie管理器就行了。此時，需要將使用的cookie參數和值直接寫到管理器中，由它負責管理。對於其它的cookie使用，也是如此操作。

登錄問題解決之后，對於 Web 服務器的測試就沒什么難點了。剩下的就是根據實際需要，靈活運用相關的測試組件搭建編寫的測試計划。（當然，對於安全問題還有其它的使用情景。在使用時需要明確：JMeter 是否支持，如果支持使用哪種測試組件解決。）

數據庫服務器

數據庫服務器在大多數企業項目中是不可缺少的，對於它進行壓力測試是為了找出：數據庫對象是否可以有效地承受來自多個用戶的訪問。這些對象主要是：索引、觸發器、存儲過程和鎖。通過對於SQL語句和存儲過程的測試，JMeter 可以間接的反應數據庫對象是否需要優化。

JMeter 使用 JDBC 發送請求，完成對於數據庫的測試。一個數據庫測試計划，建立如下結構即可：

其中：

  • JDBC連接配置，負責配置數據庫連接相關的信息。如：數據庫url、數據庫驅動類名、用戶名和密碼等等。在這些配置中，"綁定到池的變量名"（Variable Name Bound to Pool）是一個非常重要的屬性，這個屬性會在JDBC請求中被引用。通過它， JDBC請求和JDBC連接配置建立關聯。（測試前，請將所需要的數據庫驅動放到JMeter的classpath中）。
  • JDBC請求，負責發送請求進行測試。
  • 圖形結果，收集顯示測試結果。

在實際的項目中，至少有2種類型的JDBC請求需要關注：select語句和存儲過程。前者反應了select語句是否高效，以及表的索引等是否需要優化；后者則是反應存儲過程的算法是否高效。它們如果效率低下，必然會帶來響應上的不盡如人意。對於這兩種請求，JDBC請求的配置略有區別：

  • Select語句

  • 存儲過程

如果對於Oracle，如果測試的是函數，那么也可以使用select語句來進行配置，此時可以使用：select 函數(入參) from dual形式的語句來測試，其中dual是oracle的關鍵字，表示啞表。對於其它廠商的數據庫產品，請查找手冊。

JMS服務器

MOM 作為消息數據交換的平台，也是影響應用執行效率的潛在環節。在 Java 程序中，是通過 JMS 與 MOM 進行交互的。作為 Java 實現的壓力測試工具，JMeter 也能使用 JMS 對應用的消息交換和相關的數據處理能力進行測試。這一點應該不難理解，因為在整個測試過程中，JMeter 測試的重點應該是消息的產生者和消費者的本身能力，而不是 MOM本身。

根據 JMS 規范，消息交換有2種方式：發布/訂閱和點對點。JMeter針對這兩種情形，分別提供了不同的Sampler進行支持。以下MOM我們使用ActiveMQ 3.2.1，分別描述這兩種消息交換方式是如何使用 JMeter 進行測試。

1. 測試前的准備（兩種情況都適用）

JMeter 雖然能使用 JMS 對 MOM 進行測試，但是它本身並沒有提供JMS需要使用的包。因此，在測試之前需要將這些包復制到 %JMETER_HOME%/lib 下。對於 ActiveMQ 來說，就是復制 %ACTIVEMQ_HOME%/lib。%ACTIVEMQ_HOME%/optional 是可選包，可根據實際情況來考慮是否復制。

JMeter 在測試時使用了 JNDI，為了提供 JNDI 提供者的信息，需要提供 jndi.properties。同時需要將 jndi.properties 放到 JMeter 的 classpath 中，建議將它與 bin下的 ApacheJMeter.jar 打包在一起。對於 ActiveMQ，jndi.properties 的示例內容如下：

java.naming.factory.initial = org.activemq.jndi.ActiveMQInitialContextFactory
java.naming.provider.url = tcp://localhost:61616

#指定connectionFactory的jndi名字，多個名字之間可以逗號分隔。
#以下為例：
#對於topic，使用(TopicConnectionFactory)context.lookup("connectionFactry")
#對於queue，(QueueConnectionFactory)context.lookup("connectionFactory")
connectionFactoryNames = connectionFactory

#注冊queue，格式：
#queue.[jndiName] = [physicalName]
#使用時：(Queue)context.lookup("jndiName")，此處是MyQueue
queue.MyQueue = example.MyQueue

#注冊topic，格式：
# topic.[jndiName] = [physicalName]
#使用時：(Topic)context.lookup("jndiName")，此處是MyTopic
topic.MyTopic = example.MyTopic

2. 發布/訂閱

在實際測試時，發布者和訂閱者並不是需要同時出現的。例如，有時我們可能想測試單位時間內消息發布者的消息產生量，此時就不需要消息發布者，只需要訂閱者就可以了。本例為了說明這兩種Sampler的使用，因此建立如下的測試計划：

其中JMS Publisher和JMS Subscriber的屬性：選擇"使用jndi.properties"，連接工廠是connectionFactory，主題是MyTopic，其它使用默認配置。對於JMS Publisher，還需提供測試用的文本消息。

啟動ActiveMQ，運行測試計划。如果配置正確，那么與ActiveMQ成功連接之后，在JMeter的后台會打印出相關信息。在測試過程中，JMeter 后台打印可能會出現java.lang.InterruptedException 信息，這個是正常現象，不會影響測試過程和結果。這一點可以從 bin 下的 jmeter.log 看出。

3. 點對點

對於點對點，JMeter只提供了一種Sampler：JMS Point-to-Point。在例子中，建立如下圖的測試計划：

其中：Communication style是Request Only。對於另一種風格：Request Response，會驗證收到消息的JMS Header中的JMSCorrelationID，以判斷是否是對請求消息的響應。

 

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結論

本文介紹了如何使用JMeter完成最常用的三種類型服務器的壓力測試，這三種類型的壓力測試涵蓋了很大一部分的使用情形，然而需要記住的是工具畢竟是工具。效果好不好，關鍵還是在於使用的人。而且，對於壓力測試，測試計划的好壞是關鍵。針對不同的情況，分析后有針對的進行測試，比起拿槍亂打、無的放矢顯然要高效得多。

 

參考資料


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