性能壓測工具 wrk 使用


名詞解釋:

  QPS(Query per second 每秒處理完的請求數)

 


 

什么是wrk

   看下他GitHub上的介紹:https://github.com/wg/wrk

wrk is a modern HTTP benchmarking tool capable of generating significant load when run on a single multi-core CPU. It combines a multithreaded design with scalable event notification systems such as epoll and kqueue.

wrk 是一款針對 Http 協議的基准測試工具,它能夠在單機多核 CPU 的條件下,使用系統自帶的高性能 I/O 機制,如 epoll,kqueue 等,通過多線程和事件模式,對目標機器產生大量的負載。

PS: 其實,wrk 是復用了 redis 的 ae 異步事件驅動框架,准確來說 ae 事件驅動框架並不是 redis 發明的, 它來至於 Tcl 的解釋器 jim, 這個小巧高效的框架, 因為被 redis 采用而被大家所熟知。

 wrk 的優勢:

  1. 輕量級性能測試工具;
  2. 安裝簡單(相對 Apache ab 來說);
  3. 學習曲線基本為零,幾分鍾就能學會咋用了;
  4. 基於系統自帶的高性能 I/O 機制,如 epoll, kqueue, 利用異步的事件驅動框架,通過很少的線程就可以壓出很大的並發量;

 劣勢:

wrk 目前僅支持單機壓測,后續也不太可能支持多機器對目標機壓測,因為它本身的定位,並不是用來取代 JMeter, LoadRunner 等專業的測試工具,wrk 提供的功能,對我們后端開發人員來說,應付日常接口性能驗證還是比較友好的。

 

wrk的安裝

   mac:

brew install wrk

  linux:

git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk
cd wrk
make
# 將可執行文件移動到 /usr/local/bin 位置
sudo cp wrk /usr/local/bin

  

簡單使用

wrk -t12 -c400 -d30s http://www.baidu.com

 這條命令表示,利用 wrk 對 www.baidu.com 發起壓力測試,線程數為 12,模擬 400 個並發請求,持續 30 秒。

 

wrk 命令參數說明

除了上面簡單示例中使用到的子命令參數,wrk 還有其他更豐富的功能,命令行中輸入 wrk --help, 可以看到支持以下子命令:

 

wrk --help
Usage: wrk <options> <url>                            
  Options:                                            
    -c, --connections <N>  Connections to keep open   跟服務器建立並保持的TCP連接數量  總的連接數(每個線程處理的連接數=總連接數/線程數)
    -d, --duration    <T>  Duration of test           壓測時間   
    -t, --threads     <N>  Number of threads to use   使用多少個線程進行壓測
                                                      
    -s, --script      <S>  Load Lua script file       指定Lua腳本路徑   
    -H, --header      <H>  Add header to request      為每一個HTTP請求添加HTTP頭
        --latency          Print latency statistics   在壓測結束后,打印延遲統計信息
        --timeout     <T>  Socket/request timeout     超時時間
    -v, --version          Print version details      打印正在使用的wrk的詳細版本信息
                                                      
  Numeric arguments may include a SI unit (1k, 1M, 1G)
  Time arguments may include a time unit (2s, 2m, 2h)
<N>代表數字參數,支持國際單位 (1k, 1M, 1G)
<T>代表時間參數,支持時間單位 (2s, 2m, 2h)

關於線程數,並不是設置的越大,壓測效果越好,線程設置過大,反而會導致線程切換過於頻繁,效果降低,一般來說,推薦設置成壓測機器 CPU 核心數的 2 倍到 4 倍就行了。

 

測試報告

執行壓測命令:

wrk -t12 -c400 -d30s --latency http://www.baidu.com

執行上面的壓測命令,30 秒壓測過后,生成如下壓測報告:

 

Running 30s test @ http://www.baidu.com   (壓測時間30s)
  12 threads and 400 connections  (共12個測試線程,400個連接)
(平均值) (標准差) (最大值)(正負一個標准差所占比例)
  Thread Stats   Avg      Stdev     Max   +/- Stdev
    Latency   386.32ms  380.75ms   2.00s    86.66%   (延遲
    Req/Sec    17.06     13.91   252.00     87.89%  (每秒請求數
  Latency Distribution   (延遲分布
     50%  218.31ms
     75%  520.60ms
     90%  955.08ms
     99%    1.93s 
  4922 requests in 30.06s, 73.86MB read   (30.06s內處理了4922個請求,耗費流量73.86MB)
  Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 311  (發生錯誤數
Requests/sec:    163.76  (QPS 163.76,即平均每秒處理請求數為163.76)
Transfer/sec:      2.46MB   (平均每秒流量2.46MB)

 

  標准差啥意思?標准差如果太大說明樣本本身離散程度比較高,有可能系統性能波動較大。標准差為0 就是一條直線

 

 

  

使用 Lua 腳本進行復雜測試

您可能有疑問了,你這種進行 GET 請求還湊合,我想進行 POST 請求咋辦?而且我想每次的請求參數都不一樣,用來模擬用戶使用的實際場景,又要怎么弄呢?

對於這種需求,我們可以通過編寫 Lua 腳本的方式,在運行壓測命令時,通過參數 --script 來指定 Lua 腳本,來滿足個性化需求。

wrk 對 Lua 腳本的支持

wrk 支持在三個階段對壓測進行個性化,分別是啟動階段、運行階段和結束階段。每個測試線程,都擁有獨立的Lua 運行環境。

啟動階段:

function setup(thread)

  在腳本文件中實現 setup 方法,wrk 就會在測試線程已經初始化,但還沒有啟動的時候調用該方法。wrk會為每一個測試線程調用一次 setup 方法,並傳入代表測試線程的對象 thread 作為參數。setup 方法中可操作該 thread 對象,獲取信息、存儲信息、甚至關閉該線程。

thread.addr             - get or set the thread's server address
thread:get(name)        - get the value of a global in the thread's env
thread:set(name, value) - set the value of a global in the thread's env
thread:stop()           - stop the thread

運行階段:

function init(args)
function delay()
function request()
function response(status, headers, body)
  • init(args): 由測試線程調用,只會在進入運行階段時,調用一次。支持從啟動 wrk 的命令中,獲取命令行參數;
  • delay(): 在每次發送請求之前調用,如果需要定制延遲時間,可以在這個方法中設置;
  • request(): 用來生成請求, 每一次請求都會調用該方法,所以注意不要在該方法中做耗時的操作;
  • response(status, headers, body): 在每次收到一個響應時被調用,為提升性能,如果沒有定義該方法,那么wrk不會解析 headers 和 body

結束階段:

function done(summary, latency, requests)
done() 方法在整個測試過程中只會被調用一次,我們可以從給定的參數中,獲取壓測結果,生成定制化的測試報告。

 

 

自定義 Lua 腳本中可訪問的變量以及方法:

變量:wrk

wrk = {
    scheme  = "http",
    host    = "localhost",
    port    = 8080,
    method  = "GET",
    path    = "/",
    headers = {},
    body    = nil,
    thread  = <userdata>,
  }

以上定義了一個 table 類型的全局變量,修改該 wrk 變量,會影響所有請求。

方法:

  1. wrk.fomat
  2. wrk.lookup
  3. wrk.connect

上面三個方法解釋如下

function wrk.format(method, path, headers, body)

    wrk.format returns a HTTP request string containing the passed parameters
    merged with values from the wrk table.
    # 根據參數和全局變量 wrk,生成一個 HTTP rquest 字符串。

function wrk.lookup(host, service)

    wrk.lookup returns a table containing all known addresses for the host
    and service pair. This corresponds to the POSIX getaddrinfo() function.
    # 給定 host 和 service(port/well known service name),返回所有可用的服務器地址信息。

function wrk.connect(addr)

    wrk.connect returns true if the address can be connected to, otherwise
    it returns false. The address must be one returned from wrk.lookup().
    # 測試給定的服務器地址信息是否可以成功創建連接

  

 

案例:通過 Lua 腳本壓測示例

調用 POST 接口:

wrk.method = "POST"
wrk.body   = "foo=bar&baz=quux"
wrk.headers["Content-Type"] = "application/x-www-form-urlencoded"

  

注意: wrk 是個全局變量,這里對其做了修改,使得所有請求都使用 POST 的方式,並指定了 body 和 Content-Type頭。

自定義每次請求的參數:

request = function()
   uid = math.random(1, 10000000)
   path = "/test?uid=" .. uid
   return wrk.format(nil, path)
end

  

在 request 方法中,隨機生成 1~10000000 之間的 uid,並動態生成請求 URL.

每次請求前,延遲 10ms:

function delay()
   return 10
end

  

請求的接口需要先進行認證,獲取 token 后,才能發起請求,咋辦?

token = nil
path  = "/auth"

request = function()
   return wrk.format("GET", path)
end

response = function(status, headers, body)
   if not token and status == 200 then
      token = headers["X-Token"]
      path  = "/test"
      wrk.headers["X-Token"] = token
   end
end

  

上面的腳本表示,在 token 為空的情況下,先請求 /auth 接口來認證,獲取 token, 拿到 token 以后,將 token 放置到請求頭中,再請求真正需要壓測的 /test 接口。

 

 

壓測支持 HTTP pipeline 的服務:

init = function(args)
   local r = {}
   r[1] = wrk.format(nil, "/?foo")
   r[2] = wrk.format(nil, "/?bar")
   r[3] = wrk.format(nil, "/?baz")

   req = table.concat(r)
end

request = function()
   return req
end

  

通過在 init 方法中將三個 HTTP請求拼接在一起,實現每次發送三個請求,以使用 HTTP pipeline。 


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