JMeter_LoadRunner性能测试基础知识

# 1. 性能测试基础概念

## 1.1 什么是性能测试

性能测试是指通过模拟用户的真实场景，对软件系统在不同工作负载下的性能表现进行测试和评估的过程。它是评估系统在压力下的表现，包括响应时间、吞吐量、并发用户数等指标的测试。

## 1.2 为什么需要进行性能测试

性能测试的目的是为了发现系统在真实环境下可能存在的性能瓶颈和问题，并提供改善方案以保证系统能够在满足用户需求的同时保持足够的性能。

在互联网时代，用户对系统的性能体验要求越来越高，一个响应速度较慢的系统往往会导致用户流失和声誉损失。因此，进行性能测试是保障系统质量和用户满意度的重要手段。

## 1.3 性能测试的基本原则

在进行性能测试时，需要遵守以下基本原则：

- **测试目标明确**：明确测试的目的和期望，确定测试的范围和指标。
- **真实场景模拟**：模拟用户的真实行为和场景，测试系统在实际使用情况下的性能表现。
- **合理负载设计**：根据系统的实际使用情况和预期负载，设计恰当的负载模型，进行测试。
- **持续监测与分析**：在测试过程中，实时监测系统的性能指标，并对性能数据进行分析，及时发现问题。
- **问题提前预警**：根据测试结果，预测系统在未来可能面临的问题和瓶颈，提前采取措施进行优化和改进。
- **测试报告详尽清晰**：对测试过程和结果进行记录和整理，撰写详尽清晰的测试报告，为决策提供参考依据。

以上是性能测试的基本概念和原则，下面将介绍常用的性能测试工具 JMeter 和 LoadRunner 的基本概念与使用方法。

# 2. JMeter的基本概念与使用

### 2.1 JMeter的介绍与特点

Apache JMeter是一个功能强大且广泛使用的开源性能测试工具，它最初是为Web应用程序测试而开发的，但后来扩展到其他测试领域。JMeter具有以下特点：
- 支持多种协议：HTTP、FTP、JMS、SOAP、LDAP等
- 用户友好的图形化界面
- 支持多线程
- 可以进行分布式测试
- 提供丰富的测试报告功能
- 可扩展性强

### 2.2 JMeter测试计划的创建与配置

#### 2.2.1 创建测试计划
首先，打开JMeter，在测试计划上点击鼠标右键，选择"Add" -> "Threads (Users)" -> "Thread Group"，即可创建一个线程组。线程组是JMeter中用于模拟并发用户的基本元素。

#### 2.2.2 配置线程组
在线程组下右键点击鼠标，“Add” -> “Sampler” -> “HTTP Request”，配置HTTP请求的相关信息，如服务器名称、端口、路径等。

#### 2.2.3 添加断言
在HTTP请求下右键点击鼠标，“Add” -> “Assertions” -> “Response Assertion”，可以添加断言来验证请求的返回结果是否符合预期。

### 2.3 JMeter常用性能测试元件

#### 2.3.1 监控与配置元件
- Summary Report: 显示测试结果的汇总信息
- View Results Tree: 查看每个请求的详细信息，包括响应数据和断言结果

#### 2.3.2 定时器元件
- Constant Timer: 在每次请求之间添加固定延迟
- Gaussian Random Timer: 在请求之间添加随机延迟，以模拟真实用户的行为

#### 2.3.3 后处理元件
- Regular Expression Extractor: 从服务器响应中提取特定的数据
- Debug PostProcessor: 将服务器响应的内容打印到调试窗口

以上是JMeter的基本概念与使用，下一节将介绍LoadRunner的基本概念与使用。

# 3. LoadRunner的基本概念与使用

LoadRunner是一款功能强大的性能测试工具，使用广泛。本章节将介绍LoadRunner的基本概念和使用方法，并涵盖测试脚本的录制与编辑，性能测试场景的设计与执行。

#### 3.1 LoadRunner的介绍与特点

LoadRunner是由Micro Focus开发的性能测试工具，被认为是企业级性能测试的首选工具之一。它具有以下特点：

- 多协议支持：LoadRunner可以模拟多种协议，包括HTTP、HTTPS、Web Services、JDBC、FTP等。这使得LoadRunner适用于不同类型的应用程序性能测试。
- 分布式测试：LoadRunner支持将负载均衡地分发到多个虚拟用户。这使得能够模拟大量用户同时访问系统，以测试系统的承受能力。
- 脚本录制与回放：LoadRunner可以录制用户与应用程序之间的交互操作并进行回放。这样可以快速创建测试场景并模拟真实用户行为。
- 监控与分析：LoadRunner提供了丰富的监控指标，包括服务器资源利用率、响应时间等。测试结束后，可以使用LoadRunner提供的分析工具对测试结果进行深入分析。
- 灵活性与扩展性：LoadRunner提供了可扩展的插件机制，可以根据项目需求自定义扩展功能，满足更复杂的性能测试需求。

#### 3.2 LoadRunner测试脚本的录制与编辑

在LoadRunner中，测试脚本是由Vuser脚本组成的。Vuser脚本是一种使用C语言脚本语言编写的测试逻辑，用于模拟用户与被测系统之间的交互。

LoadRunner提供了多种方式用于录制和编辑脚本：

- 基于代理录制：LoadRunner可以通过设置代理服务器，截获应用程序与用户之间的通信请求，并将其转换为Vuser脚本的形式。这种方式适用于Web应用程序的录制。
- 基于协议分析器录制：LoadRunner的协议分析器可以监控网络通信，分析协议信息，并将其转换成脚本。这种方式适用于不同类型的协议录制，如Web、数据库、FTP等。
- 脚本编辑器：LoadRunner提供了可视化的脚本编辑工具，可以直接编写或编辑Vuser脚本。用户可以自定义脚本逻辑、参数化和验证等内容。

#### 3.3 LoadRunner性能测试场景的设计与执行

在LoadRunner中，性能测试场景是由不同的虚拟用户和负载生成配置组成的。通过设计合理的测试场景，可以模拟真实的用户行为和负载，对被测系统进行全面的性能测试。

以下是一个简单的LoadRunner性能测试场景的设计与执行的示例代码（使用C语言）：

Action()
{
    // 设置虚拟用户的登录操作
    lr_start_transaction("login");
    web_reg_save_param("token", "LB=csrf_token\":\"", "RB=\",", LAST);
    web_url("login", 
        "URL=http://example.com/login", 
        "Resource=0",
        "RecContentType=text/html", 
        "Mode=HTML", 
        LAST);
    web_reg_save_param("userID", "LB=UserID=\\\"", "RB=\\\"", LAST);
    web_submit_data("doLogin",
        "Action=http://example.com/doLogin",
        "Method=POST",
        "EncodeAtSign=YES",
        "RecContentType=text/html",
        "Mode=HTML",
        "Body=username=admin&password=123456&csrf_token={token}",
        LAST);
    lr_end_transaction("login", LR_AUTO);

    // 设置虚拟用户的浏览操作
    lr_start_transaction("browse");
    web_url("homepage", 
        "URL=http://example.com/homepage", 
        "Resource=0",
        "RecContentType=text/html", 
        "Mode=HTML", 
        LAST);
    // 更多的业务操作...
    lr_end_transaction("browse", LR_AUTO);

    return 0;
}

以上代码展示了一个虚拟用户的登录和浏览操作。通过使用LoadRunner提供的函数，可以模拟用户访问网页、提交表单等操作，并对这些操作进行事务监控。在执行期间，LoadRunner会记录每个事务的响应时间和成功率等指标。

通过设置虚拟用户数量、负载模式等参数，可以根据实际场景对性能测试进行配置。执行测试后，LoadRunner将生成详细的测试报告，包含各项性能指标、错误日志和图表等。

这里只是一个简单的示例，LoadRunner还提供了更多丰富的功能和灵活的配置选项，以满足不同类型的性能测试需求。

> 通过LoadRunner的录制和编辑功能，可以创建Vuser脚本，模拟真实用户的行为。根据测试需求，可以设计合理的性能测试场景，并通过执行场景对被测系统的性能进行全面的评估和分析。

# 4. JMeter与LoadRunner的比较与选择

性能测试工具在实际的项目中起着至关重要的作用，JMeter和LoadRunner是两个常用的性能测试工具，在选择使用哪个工具时需要综合考虑各自的优缺点以及适用的场景。接下来将对JMeter和LoadRunner进行比较，并探讨如何根据具体的场景选择合适的工具。

#### 4.1 JMeter和LoadRunner的优缺点对比

JMeter的优点：
- 开源免费，易于下载和安装
- 支持多种协议，如HTTP、HTTPS、FTP、JDBC、SOAP等
- 社区活跃，有大量的插件和扩展可供选择
- 支持分布式测试，横向扩展性较好

JMeter的缺点：
- 对于复杂的脚本录制和调试支持不够友好
- 高并发场景下性能稍逊于LoadRunner
- 对于一些特定的协议支持不够完善

LoadRunner的优点：
- 专业、稳定，适用于大型企业级应用
- 对于复杂的脚本录制和调试支持较为友好
- 支持多种协议，包括Web、数据库、Citrix等
- 能够模拟大量的虚拟用户，适用于高并发场景

LoadRunner的缺点：
- 商业软件，需要购买许可证
- 学习曲线较陡，相对于JMeter使用较为复杂
- 对于一些特定的协议支持不够灵活

#### 4.2 根据场景选择合适的工具

在选择性能测试工具时，需要根据具体的项目情况和需求来综合考虑，一些通用的指导原则包括：
- 如果项目预算有限，对性能测试工具成本要求较低，可以选择JMeter作为首选工具；
- 如果项目对性能测试工具的稳定性和性能有较高要求，尤其是在高并发场景下，可以选择LoadRunner；
- 如果项目需求较为复杂，需要模拟多种协议和场景，可以根据具体情况灵活选择。

#### 4.3 JMeter和LoadRunner的性能测试实战案例分析

以下是一个使用JMeter进行性能测试的代码示例，用于模拟对一个Web服务进行并发请求并统计响应时间：

import org.apache.jmeter.control.LoopController;
import org.apache.jmeter.protocol.http.control.HeaderManager;
import org.apache.jmeter.protocol.http.sampler.HTTPSampler;
import org.apache.jmeter.threads.SetupThreadGroup;
import org.apache.jmeter.threads.ThreadGroup;
import org.apache.jmeter.util.JMeterUtils;
import org.apache.jorphan.collections.HashTree;

public class JMeterPerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        JMeterUtils.setJMeterHome("/path/to/your/jmeter/bin");
        JMeterUtils.loadJMeterProperties("/path/to/your/jmeter/bin/jmeter.properties");
        HashTree testPlanTree = new HashTree();
        ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup();
        threadGroup.setName("Sample Thread Group");
        threadGroup.setNumThreads(100);
        threadGroup.setRampUp(10);
        LoopController loopController = new LoopController();
        loopController.setLoops(5);
        threadGroup.setSamplerController(loopController);
        HTTPSampler httpSampler = new HTTPSampler();
        httpSampler.setDomain("example.com");
        httpSampler.setPath("/");
        httpSampler.setMethod("GET");
        HeaderManager headerManager = new HeaderManager();
        headerManager.add(new TestElementProperty("Header.name", "User-Agent"));
        headerManager.add(new TestElementProperty("Header.value", "Mozilla/5.0"));
        HashTree samplerTree = new HashTree();
        samplerTree.add(httpSampler, headerManager);
        HashTree threadGroupTree = testPlanTree.add(testPlan, threadGroup);
        threadGroupTree.add(samplerTree);
        SaveService.saveTree(testPlanTree, new FileOutputStream("/path/to/save/test.jmx"));
    }
}

以上是一个使用JMeter进行性能测试的简单示例，通过代码可以动态生成JMeter的测试计划文件（.jmx），然后可以使用JMeter加载该文件进行性能测试。在实际项目中，可以根据具体需求进行更复杂的性能测试场景设计。

总之，选择合适的性能测试工具需要综合考虑工具的特点、项目需求以及实际情况，而对于JMeter和LoadRunner而言，它们都有各自的优势和劣势，在具体项目中需要根据实际情况进行选择和应用。

# 5. 性能测试常见性能指标与分析

性能测试的核心是对系统的性能进行评估和分析，而性能指标则是评估和分析的重要依据。本章将介绍性能测试中常见的性能指标及其分析方法。

#### 5.1 请求响应时间
请求响应时间是用户发起请求到系统响应完成所经历的时间，通常包括客户端发送请求、服务器处理请求、服务器返回响应等时间。较短的响应时间可以提升用户体验，较长的响应时间可能导致用户流失。

在性能测试中，可以通过收集响应时间数据，并进行统计分析、绘制趋势图等方法来评估系统的响应性能。常见的工具如JMeter提供了响应时间监控和分析功能，可以通过这些工具来收集和分析系统的响应时间数据。

#### 5.2 吞吐量
吞吐量是系统在单位时间内处理的请求数量，通常表示系统的处理能力。较高的吞吐量代表系统具有较强的并发处理能力，而较低的吞吐量可能导致系统处理能力不足。

在性能测试中，通过模拟并发用户发送请求，并统计单位时间内的请求数量来评估系统的吞吐量。同时，也可以通过监控系统的资源利用情况和性能数据，来进一步分析系统的吞吐量瓶颈和优化空间。

#### 5.3 并发用户数
并发用户数是系统同时处理的用户请求数量，较大的并发用户数通常用来评估系统的并发处理能力。在性能测试中，通过逐步增加并发用户数，并观察系统响应时间、错误率等指标来评估系统的并发处理能力。

在实际测试中，可以使用负载生成工具模拟大量并发用户，并监控系统的性能数据，如响应时间、吞吐量、系统资源利用情况等指标，来评估系统在不同并发用户数下的性能表现。

#### 5.4 性能测试结果分析与优化建议
性能测试结果的分析和优化建议是性能测试的核心环节，通过对性能指标数据的分析，可以发现系统的瓶颈和优化空间。在性能测试报告中，通常包含对系统性能指标数据的分析和优化建议，以帮助开发团队和运维团队进行系统性能优化工作。

综上所述，性能测试常见的性能指标包括请求响应时间、吞吐量、并发用户数等，通过对这些指标数据的收集、分析和优化建议，可以帮助团队全面评估和优化系统的性能表现。

# 6. 性能测试工程化与自动化实践

### 6.1 性能测试工程化概念与方法论

在进行性能测试时，通过采用工程化的方法可以提高测试的效率和可靠性。性能测试工程化主要包括以下几个步骤：

#### 6.1.1 测试计划与需求分析

在进行性能测试之前，首先需要进行测试计划与需求分析。测试计划包括测试的目标、测试的场景以及需要测试的指标等。需求分析主要是和业务人员沟通，了解系统的性能需求和业务流程，从而确定测试的范围和目标。

#### 6.1.2 测试环境的搭建与准备

在进行性能测试之前，需要搭建合适的测试环境。测试环境需要和真实的生产环境尽量接近，包括硬件、软件等方面的配置。同时，还需要准备测试数据，并进行数据的加载和初始化。

#### 6.1.3 测试方案的设计与实施

根据测试计划和需求分析，设计合适的测试方案。测试方案包括测试场景的设计、测试数据的准备、测试用例的编写等。在实施测试过程中，需要根据测试方案执行性能测试，并记录测试过程中的关键数据和指标。

#### 6.1.4 测试结果的分析与优化

在进行性能测试之后，需要对测试结果进行分析，并找出性能瓶颈和问题。根据分析结果，进行系统的优化和调整，从而提高系统的性能。

### 6.2 性能测试自动化工具与实践

为了提高性能测试的效率和可靠性，可以使用性能测试自动化工具进行测试的自动化。常用的性能测试自动化工具包括JMeter、LoadRunner等。这些工具可以实现测试脚本的录制和回放，自动化执行性能测试，并生成测试报告。

#### 6.2.1 JMeter性能测试自动化实践

JMeter是一个开源的性能测试工具，提供了丰富的功能和插件，可以进行性能测试的自动化。以下是使用JMeter进行性能测试的基本步骤：

1. 配置测试计划：在JMeter中创建一个测试计划，包括线程组、请求和断言等元素。
2. 录制测试脚本：使用JMeter的HTTP代理服务器进行录制，将用户对系统的请求转化为JMeter的测试脚本。
3. 配置测试场景：根据需求配置线程组和请求等参数，设置并发用户数、循环次数等。
4. 运行测试：启动JMeter运行测试脚本，模拟并发用户对系统进行请求，记录并分析性能数据。
5. 分析结果：根据测试结果分析系统的性能，找出性能瓶颈和问题，并进行相应的优化。

#### 6.2.2 LoadRunner性能测试自动化实践

LoadRunner是一款商业的性能测试工具，提供了强大的功能和灵活的脚本编写方式，可以实现性能测试的自动化。以下是使用LoadRunner进行性能测试的基本步骤：

1. 创建测试场景：在LoadRunner中创建一个测试场景，包括虚拟用户、负载模型和事务等。
2. 录制测试脚本：使用LoadRunner的VU脚本生成器进行录制，将用户对系统的请求转化为LoadRunner的测试脚本。
3. 编辑测试脚本：根据需求编辑测试脚本，设置虚拟用户的行为、并发数、循环次数等参数。
4. 运行测试：启动LoadRunner运行测试脚本，模拟并发用户对系统进行请求，记录并分析性能数据。
5. 分析结果：根据测试结果分析系统的性能，找出性能瓶颈和问题，并进行相应的优化。

### 6.3 性能测试结果持续监控与反馈

在进行性能测试之后，还需要对系统的性能进行持续监控和反馈。可以使用监控工具实时监控系统的性能指标，并生成性能数据报告。根据监控数据和测试结果，对系统进行进一步的优化和调整。

## 总结

性能测试工程化与自动化是提高性能测试效率和可靠性的重要手段。通过合理的测试计划和需求分析，搭建合适的测试环境，设计合理的测试方案，使用性能测试自动化工具进行测试执行，对测试结果进行分析和优化，以及持续监控系统的性能指标，可以提高系统的性能，并保证系统的稳定性和可靠性。