B/S架构应用软件性能测试问题研究
软件测试包括功能测试和非功能测试，性能测试作为非功能测试的一种，其重要性往往被低估。但是，对于企业级应用软件，忽略性能测试的重要性将带来严重的后果，因为企业级应用软件用户数量多，一旦性能不能满足要求，轻则造成用户长时间等待服务器响应，重则导致服务器资源耗尽，服务不可用。因此，在企业级应用软件推广之前，必须经过严格的性能测试。当前企业级应用软件多采用B/S架构，即浏览器和服务器结构。 它是随着Internet技术的兴起，由C/S结构变化或者改进而来的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过Web浏览器来展现，较少部分事务逻辑在前端(Browser)实现，主要事务逻辑在服务器端(Server)实现，这样大大减轻了客户端计算机载荷，降低了系统维护与升级的成本。本文以一个这样的三层B/S架构的应用系统为性能测试对象，通过对测试结果的分析，确定导致该结果的原因，并提供解决方法。1 性能测试场景1.1 测试内容 该应用系统主要功能是根据用户输入数据，判断业务类型，并计算该业务的输出，类似于某些网站上的“贷款计算器”，只是业务处理逻辑相对复杂。因此，测试内容主要包括2个功能:用户登录和数据计算。1.2 测试目的 测试目的有2点:一是测试被测系统所能承载的大并发用户数量，在超过200用户并发情况下，系统是否可以稳定运行;二是测试被测系统在不同数量并发用户数的情况下，系统主要功能(用户登录和数据计算)的平均响应时间是否在15 s以内。1.3 测试方案 根据测试目的，相应的设计测试方案如下:①压力测试:分别模拟150、200、250用户同时执行用户登录和数据计算操作，检测系统是否可以正常运转并记录操作的平均响应时间。②负载测试:分别模拟150、200、250用户逐步加压，并执行用户登录和数据计算操作，检测系统是否可以正常运转并记录操作的平均响应时间。1.4 测试工具测试工具采用HP公司的LoadRunner，本文的测试报告均由该工具生成2 性能测试问题分析2.1 服务器网络性能问题 首次测试结果表明，压力测试中，不同用户并发数情况下用户登录和数据计算均能正常进行;负载测试中，200用户情况下用户登录和数据计算操作平均响应时间分别为58s和46s。分析性能测试报告中的Web Page Dianostics。“数据计算”操作响应时间的主要因素，因此解决问题的重点在于查找服务器网络性能缺陷。通过分析测试环境，发现应用服务器是虚拟机。通常一个高配置的实体机的资源会分配给其上安装的多个虚拟机，这种情况下，每个虚拟机的CPU和内存基本能按要求分配，但是网络资源却不一定能按要求分配，在多个虚拟机争用实体机网络硬件资源时，应用服务器的网络性能是比较差的。 解决这个问题有2种方法:一种是优化应用服务器网络性能，另一种是将应用服务器更换为实体机。考虑到测试进度，我们更换了相同CPU和内存配置的实体机进行测试，测试结果表明，200用户情况下用户登录和数据计算操作平均响应时间分别为9.6 s和10.3 s。可见，虚拟机较差的网络性能对性能测试影响较大，在性能测试中要注意优化服务器网络性能。2.2 数据库调优能力问题 上一节中，解决应用服务器网络问题后，用户登录和数据计算操作平均响应时间大幅降低，但分析服务器资源使用情况发现，性能测试执行25 min后，数据库服务器CPU使用率超过80%，在30 min后甚至升高到90%以上，这显然是不利于系统稳定运行的，需要解决数据库服务器资源消耗过大问题。跟踪数据库进程情况，发 随着时间的增长，数据库内的进程阻塞越来越严重，由于进程阻塞，导致页面响应时间越来越长，响应时间曲线呈线性上升。系统内进程只是阻塞，并没有出现死锁情况。 由于没有出现死锁，可以判断造成数据库内进程阻塞的原因，不是软件设计问题，而应当是数据库性能优化能力问题，也是说，数据库在高负载情况下自身性能调优能力不足。为了解决这个问题，将数据库软件从SQL Server2000升级到SQL Server2005，测试结果表明，200用户情况下用户登录和数据计算操作平均响应时间分别为7.4 s和8.1 s。可见，SQL Server2005的负载处理能力远远强于SQL Server2000。2.3 应用服务器参数设置问题 从上一节的测试结果可以看出，“数据计算”操作的平均响应时间(8.1s)比“用户登录”的响应时间(7.4s)长，但是从程序逻辑看，应该是“用户登录”的响应时间较长，因为“用户登录”要加载页面元素，还要加载默认计算参数。经过分析，发现这个问题是应用服务器和数据库服务器之间负载不够均衡所致。具体而言，是应用服务器的连接缓冲池中大数据库连接数值设置过小，这样应用服务器中与数据库进行交互的资源较少，导致系统数据处理能力下降。 将大数据库连接池数增大后，“数据计算”操作的平均响应时间明显降低。测试结果表明，200用户情况下用户登录和数据计算操作平均响应时间分别为7.5 s和4.9 s。另外，应用服务器的接受预备连接数、JDBC语句缓存大小、非活动连接超时时间也是Weblogic性能优化的重要参数。2.4 应用软件设计问题 应用软件自身设计问题无疑是影响性能测试结果的决定性因素。在性能优化的过程中，可以采用以下方法优化代码。①修改程序结构，去掉不必要的框架文件。②将用户登录的默认数据加载到内存，加快访问速度。③修改代码，减少数据库访问次数，优化查询逻辑。④在数据库上建立索引，加快数据访问速度。⑤从需求方面，将复杂操作分解执行，提高系统可用性。2.5 其他问题 除了上述影响B/S架构应用软件性能的问题外，以下因素对软件性能影响也比较大。2.5.1 服务器硬件性能 服务器的CPU、内存、存储都可能成为性能瓶颈。实践经验表明，从软件角度充分优化系统后，后仍可能要提高系统硬件配置以改善系统性能。例如:对于数据库服务器，本地磁盘相对于外部高速存储而言，磁盘I/O(Input/Output，输入/输出)能力明显较低，这个问题通常不太容易引起注意，但对系统性能确实影响较大。2.5.2 其他应用软件干扰问题 在某次性能测试过程中，发现随着用户数的增长，应用服务器的CPU使用率不升反降，如图4所示。分析这一异常现象的原因，是由于应用服务上部署了2个应用程序，受另一个应用程序对应用服务器的压力逐步下降影响，测试结果中应用服务器CPU使用率呈下降趋势。所以，我们在进行性能测试时，要保证服务器不被其他应用软件、服务器上其他用户干扰。3 总 结 通过一个B/S架构应用软件的性能测试实例，全面介绍了影响应用软件性能测试的主要问题，并根据Loadrunner生成的各种报告、以及服务器监控信息分析了解决这些问题的具体方法。用户身份认证的实现过程一个登录请求;1.WEB服务器响应后，根据用户请求的UID判断是否需要由浏览器下载ActiveX控件，该控件含有由CA签发的PKCS#12格式的单证书，同时将WEB服务器的证书下载到客户端;2.客户端得到了控件和证书后，再访问LDAP以得到新的CRL的数据;3.客户端浏览器根据以上两步的结果，通过ActiveX调用PKI动态连接库来验证WEB服务器证书是否合法; 4.如验证通过后，客户端将用户证书通过HTTP方式向WEB服务器发送;5.WEB服务器得到了用户证书后，再访问LDAP以得到新的CRL数据，同时将转交由应用服务器对证书进行验证的结果。4.1.3 数据签名、加密的应用实现①用户通过浏览器访问WEB服务器，并填写WEB应用表单;②当用户在浏览器中提交数据时，系统根据事前的约定将需要进行加密和签名的数据组成一个数据包，并通过ActiveX控件调用PKI动态连接库进行数据的加密和签名;③浏览器中加密的密文和无须加密的明文通过HTTP方式向WEB服务器发送;④WEB服务器收到数据后，判断是否已建立了安全会话，否则将需重新登录;⑤WEB服务器将解密、验证过的数据交由应用服务器进行继续处理;⑥WEB服务器回馈成功与否。4.2 安全策略 系统主要采取如下安全策略:通报系统访问次数、双向认证并核对登录密码、密码加密、设置会话密钥(Session Secret)和审计。5 结束语 本系统独立开发了一套系统处理平台，该平台是一个SERVLET，它的功能是:接收前台的请求，生成通用处理类的一个实例，调用通用处理类中的方法，完成对用户的请求的处理;在处理完成以后，生成输出处理类的实例，把通用处理类的输出参数传给输出处理类，调用输出处理类中的方法，生成输出页面;把输出页面返回给前台。该平台的设计，不仅提高了业务处理效率，而且缩短了系统开发时间，增强了系统的可维护性和系统的可扩展性。
