软件性能测试的基本概念和计算公式

软件性能测试的基本概念和计算公式
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、 相应时间
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+N2+N3+N4+A1+A3+A2


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5000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。
同时在线用户数=每秒请求数RPS（吞吐量）+并发连接数+平均用户思考时间


平均并发用户数的计算：C=nL / T


其中C是平均的并发用户数，n是平均每天访问用户数（login session），L是一天内用户从登录到退出的平均时间（login session的平均时间），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 /


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/R