並發用戶數與TPS之間的關系


1.  背景

在做性能測試的時候,很多人都用並發用戶數來衡量系統的性能,覺得系統能支撐的並發用戶數越多,系統的性能就越好;對TPS不是非常理解,也根本不知道它們之間的關系,因此非常有必要進行解釋。

2.  術語定義

Ø  並發用戶數:指的是現實系統中操作業務的用戶,在性能測試工具中,一般稱為虛擬用戶數(Virutal User),注意並發用戶數跟注冊用戶數、在線用戶數有很大差別的,並發用戶數一定會對服務器產生壓力的,而在線用戶數只是 ”掛” 在系統上,對服務器不產生壓力,注冊用戶數一般指的是數據庫中存在的用戶數。

Ø  TPSTransaction Per Second, 每秒事務數, 是衡量系統性能的一個非常重要的指標,

 

3.  Vu和TPS換算

Ø  簡單例子:在術語中解釋了TPS是每秒事務數,但是事務時要靠虛擬用戶做出來的,假如1個虛擬用戶在1秒內完成1筆事務,那么TPS明顯就是1;如果某筆業務響應時間是1ms,那么1個用戶在1秒內能完成1000筆事務,TPS就是1000了;如果某筆業務響應時間是1s,那么1個用戶在1秒內只能完成1筆事務,要想達到1000TPS,至少需要1000個用戶;因此可以說1個用戶可以產生1000TPS,1000個用戶也可以產生1000TPS,無非是看響應時間快慢。

 

Ø  復雜公式:

試想一下復雜場景,多個腳本,每個腳本里面定義了多個事務(例如一個腳本里面有100個請求,我們把這100個連續請求叫做Action,只有第10個請求,第20個請求分別定義了事務10和事務20)具體公式如下:

符號代表意義:

Vui表示的是第i個腳本使用的並發用戶數

Rtj表示的是第i個腳本第j個事務花費的時間,此時間會影響整個Action時間

Rti表示的是第i個腳本一次完成所有操作的時間,即Action時間

n 表示的是第n個腳本

m 表示的是每個腳本中m個事務

 

那么第j個事務的TPS = Vui/Rti

總的TPS= 

 

4.  如何獲取Vu和TPS

Ø  並發用戶數(Vu)獲取

新系統:沒有歷史數據作參考,只能通過業務部門進行評估。

舊系統:對於已經上線的系統,可以選取高峰時刻,在一定時間內使用系統的人數,這些人數認為屬於在線用戶數,並發用戶數取10%就可以了,例如在半個小時內,使用系統的用戶數為10000,那么取10%作為並發用戶數基本就夠了。

 

Ø  TPS獲取

       新系統:沒有歷史數據作參考,只能通過業務部門進行評估。

       舊系統:對於已經上線的系統,可以選取高峰時刻,在5分鍾或10分鍾內,獲取系統每筆交易的業務量和總業務量,按照單位時間內完成的筆數計算出TPS,即業務筆數/單位時間(5*60或10*60)

5.  如何評價系統的性能

針對服務器端的性能,以TPS為主來衡量系統的性能,並發用戶數為輔來衡量系統的性能,如果必須要用並發用戶數來衡量的話,需要一個前提,那就是交易在多長時間內完成,因為在系統負載不高的情況下,將思考時間(思考時間的值等於交易響應時間)加到腳本中,並發用戶數基本可以增加一倍,因此用並發用戶數來衡量系統的性能沒太大的意義。

 

6.  相關案例

通過大量性能測試我們發現不需要用上萬的用戶並發去進行測試,只要系統處理業務時間足夠快,幾百個用戶甚至幾十個用戶就可以達到目的。另外咨詢很多專家做過的性能測試項目,基本都沒有超過5000用戶並發。

因此對於大型系統、業務量非常高、硬件配置足夠多的情況下,5000用戶並發就足夠了;對於中小型系統,1000用戶並發就足夠了。

 

7.  性能測試策略

做性能測試需要一套標准化流程及測試策略,並發用戶數只是指標考慮的一個,在做負載測試的時候,一般都是按照梯度施壓的方式去加用戶數,而不是在沒有預估的情況下,一次加幾萬個用戶,,交易失敗率非常高,響應時間非常長,已經超過了使用者忍受范圍內,這樣做沒有多大的意義,這就好比“有多少錢可以干多少事”一樣,需要選擇相關的策略。


 

8.  總結

Ø  系統的性能由TPS決定,跟並發用戶數沒有多大關系。在同樣的TPS下,可以由不同的用戶數去壓(通過加思考時間設置)。

Ø  系統的最大TPS是一定的(在一個范圍內),但並發用戶數不一定,可以調整。

Ø  建議性能測試的時候,不要設置過長的思考時間,以最壞的情況下對服務器施壓。

Ø  一般情況下,大型系統(業務量大、機器多)做壓力測試,5000個用戶並發就夠了,中小型系統做壓力測試,1000個用戶並發就足夠了。


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