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响应时间/并发用户数/吞吐量/思考时间的计算

(2010-03-08 15:29:00)
标签:

杂谈

分类: Network.Perf.Test

一、软件性能的关注点

对一个软件做性能测试时需要关注那些性能呢?

我们想想在软件设计、部署、使用、维护中一共有哪些角色的参与,然后再考虑这些角色各自关注的性能点是什么,作为一个软件性能测试工程师,我们又该关注什么?

首先,开发软件的目的是为了让用户使用,我们先站在用户的角度分析一下,用户需要关注哪些性能

对于用户来说,当点击一个按钮、链接或发出一条指令开始,到系统把结果已用户感知的形式展现出来为止,这个过程所消耗的时间是用户对这个软件性能的直观印象。也就是我们所说的响应时间,当相应时间较小时,用户体验是很好的,当然用户体验的响应时间包括个人主观因素和客观响应时间,在设计软件时,我们就需要考虑到如何更好地结合这两部分达到用户最佳的体验。如:用户在大数据量查询时,我们可以将先提取出来的数据展示给用户,在用户看的过程中继续进行数据检索,这时用户并不知道我们后台在做什么。

用户关注的是用户操作的相应时间。

其次,我们站在管理员的角度考虑需要关注的性能点

1、 系统的响应时间

2、 服务器资源使用情况是否合理

3、 应用服务器和数据库资源使用是否合理

4、 系统能否实现扩展

5、 系统最多支持多少用户访问、系统最大业务处理量是多少6、 系统性能可能存在的瓶颈在哪里

7、 更换那些设备可以提高性能

8、 系统能否支持7×24小时的业务访问再次

站在开发(设计)人员角度去考虑

1、 架构设计是否合理

2、 数据库设计是否合理

3、 代码是否存在性能方面的问题

4、 系统中是否有不合理的内存使用方式

5、 系统中是否存在不合理的线程同步方式

6、 系统中是否存在不合理的资源竞争那么站在性能测试工程师的角度,我们要关注什么呢?

一句话,我们要要关注以上所有的性能点

二、软件性能的几个主要术语

1、响应时间:对请求作出响应所需要的时间

网络传输时间:N1+N2+N3+N4

应用服务器处理时间:A1+A3

数据库服务器处理时间:A2

响应时间=N1+A1+N2+A2+N3+A3+N4

2、并发用户数的计算公式

系统用户数:系统额定的用户数量,如一个OA系统,可能使用该系统的用户总数是2000个,那么这个数量,就是系统用户数

同时在线用户数:在一定的时间范围内,最大的同时在线用户数量

平均并发用户数的计算:

C=nL /

其中C是平均的并发用户数,n是平均每天访问用户数,L是一天内用户从登录到退出的平均时间(操作平均时间),T是考察时间长度(一天内多长时间有用户使用系统)

并发用户数峰值计算:

C^约等于C + 3*根号C 

其中C^是并发用户峰值,C是平均并发用户数,该公式遵循泊松分布理论

3、吞吐量的计算公式

 指单位时间内系统处理用户的请求数

 从业务角度看,吞吐量可以用:请求数/秒、页面数/秒、人数/天或处理业务数/小时等单位来衡量

 从网络角度看,吞吐量可以用:字节/秒来衡量

 对于交互式应用来说,吞吐量指标反映的是服务器承受的压力,他能够说明系统的负载能力

以不同方式表达的吞吐量可以说明不同层次的问题,例如,以字节数/秒方式可以表示数要受网络基础设施、服务器架构、应用服务器制约等方面的瓶颈;已请求数/秒的方式表示主要是受应用服务器和应用代码的制约体现出的瓶颈。

当没有遇到性能瓶颈的时候,吞吐量与虚拟用户数之间存在一定的联系,可以采用以下公式计算:F=VU * R / T

其中F为吞吐量,VU表示虚拟用户个数,R表示每个虚拟用户发出的请求数,T表示性能测试所用的时间

4、性能计数器

  是描述服务器或操作系统性能的一些数据指标,如使用内存数、进程时间,在性能测试中发挥着“监控和分析”的作用,尤其是在分析统统可扩展性、进行新能瓶颈定位时有着非常关键的作用。

  资源利用率:指系统各种资源的使用情况,如cpu占用率为68%,内存占用率为55%,一般使用“资源实际使用/总的资源可用量”形成资源利用率。

5、思考时间的计算公式

  Think Time,从业务角度来看,这个时间指用户进行操作时每个请求之间的时间间隔,而在做新能测试时,为了模拟这样的时间间隔,引入了思考时间这个概念,来更加真实的模拟用户的操作。

在吞吐量这个公式中F=VU * R / T说明吞吐量F是VU数量、每个用户发出的请求数R和时间T的函数,而其中的R又可以用时间T和用户思考时间TS来计算:R = T / TS

下面给出一个计算思考时间的一般步骤:

A、首先计算出系统的并发用户数

       C=nL / T     F=R×C

B、统计出系统平均的吞吐量

           F=VU * R / T R×C = VU * R / T

C、统计出平均每个用户发出的请求数量

   R=u*C*T/VU

D、根据公式计算出思考时间TS=T/

 

用门的概念理解响应时间和吞吐量之间的关系

  性能测试的目的是检查软件的平均响应时间或者吞吐量是否符合指定的标准。

  例如,当测试前已经获知在线人数为10000,可以设定性能测试的目的是检测软件典型交易的平均响应时间是否符合小于5秒的指标值。

  例如,当测试前不知道在线人数是多少,但是已经获知该软件在一定的时间周期内(t)必须处理N笔交易,可以设定性能测试的目的是检测软件典型交易的吞吐量是否符合大于25笔交易/秒的指标值。

  但是,在第二种情况出现时,还应该考虑若软件的吞吐量符合指定的指标值时,软件典型交易的平均响应时间是否符合小于5秒的指标值。

  为什么呢?

  我们可以利用“门”的概念来理解这里面的偏差!

  首先,我们假设如下的情况:

  共有5个人;

  有1扇门;

  一个人通过这扇门需要花费1秒的时间;

  此时,这扇门的吞吐量为1人/秒。5个人通过这扇门的平均响应时间为(1+2+3+4+5)/5=3秒。

  如何才能提高人的通过效率呢?即,如何才能提高门的吞吐量呢?

  有两种方法:

  (1)减小通过门的时间;

  (2)增加门的数量

  例如,

  (1)将一个人通过门的时间减小为0.5秒,门的吞吐量变成了2人/秒;

  (2)增加一个门,门的吞吐量也变成了2人/秒

  结果是:

  (1)5个人通过改善通过时间的门的平均响应时间为(0.5+1+1.5+2+2.5)/5=1.5秒;

  (2)5个人通过两扇门的平均响应时间为(1+1+2+2+3)/5=1.8秒

  此时,你可以发现,软件开发员改进软件处理并发交易请求的方法有两个,第一种是提高单个请求的处理速率,第二种是增加处理请求的线程的数量;或者是两种方法的组合。但是,不同方法的使用并不代表吞吐量得到了提高,而同时软件典型交易的平均响应时间也获得了相同值的改善。

  因此,在性能测试以吞吐量为检测指标的时候,不光要评估吞吐量是否符合了性能指标的要求,同时也必须考虑响应时间是否符合性能指标的要求。

  假设,在测试前,规定了吞吐量为大于25笔交易/秒,平均响应时间为小于5秒,在测试后,若实际吞吐量等于27笔交易/秒,不能仅凭这个27笔交易/秒就确定该软件的性能符合要求了,还要看平均响应时间是否符合要求。这时的平均响应时间可能大于5秒。

  而,如果测试前,规定了在线人数为10000,平均响应时间为小于5秒,在测试后,仅凭实际平均响应时间等于4秒就可以判断该软件的性能符合要求。

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