Содержание статьи
Сдавая веб-сервер в повседневную эксплуатацию, нужно быть уверенным, что он
выдержит планируемую нагрузку. Только создав условия, приближенные к боевым,
можно оценить, достаточна ли мощность системы, правильно ли настроены
приложения, участвующие в создании веб-контента, и прочие факторы, влияющие на
работу веб-сервера. В этой ситуации на помощь придут специальные инструменты,
которые помогут дать качественную и количественную оценку работы как
веб-узла в целом, так и отдельных его компонентов.
Все идет по плану
Прежде чем бросаться в бой, вначале следует разобраться, что мы хотим
получить в результате тестирования. Ведь проверка, как и любая другая работа,
требует предварительной подготовки. При неправильно сформулированной задаче
могут получиться результаты, которые будут не полностью отражать реальное
положение дел. Исходя из предполагаемой нагрузки веб-сервера, необходимо
определиться с критериями испытания. Установить, что будет считаться как успех,
а что как неприемлемая работа сервиса (например, время ответа, загрузка
сервера). Различают три варианта теста:
- Нагрузочный (Load-testing) – определяется работоспособность системы
при некоторой строго заданной заранее (планируемой, рабочей) нагрузке. - Устойчивости (Stress) – применяется для проверки параметров системы
в анормальных и экстремальных условиях, основная задача во время этого теста -
попытаться нарушить работу системы. Позволяет определить минимально
необходимые величины системных ресурсов для работы приложения, оценить
предельные возможности системы и факторы, ограничивающие эти возможности.
Также определяется способность системы к сохранению целостности данных при
возникновении внештатных аварийных ситуаций. - Производительности (Performance) – комплексная проверка, включающая
предыдущие два теста, предназначена для оценки всех показателей системы.
Результат теста - максимальное число пользователей, которые могут
одновременно получить доступ к веб-узлу, число запросов, обрабатываемых
приложением, или время ответа сервера. Основываясь на полученном результате,
веб-мастер и сетевой администратор (в работе сервера участвуют и другие
компоненты сети, маршрутизаторы, брандмауэр, кэширующий и прокси-сервер, база
данных и пр.) смогут заранее выявить узкие места, возникающие из-за
несбалансированной работы компонентов, и исправить ситуацию, перед тем как
включать систему в реальную работу.
Во время тестирования имитируется одновременная работа нескольких сотен
или тысяч посетителей. Для большей правдивости каждый из виртуальных
пользователей может «ходить» по сайту по индивидуальному сценарию и иметь личные
параметры. Также в процессе тестирования можно имитировать кратковременные пики
нагрузки, когда количество посетителей скачкообразно увеличивается, что очень
актуально для сайтов с неравномерной аудиторией. Итак, чтобы полноценно провести
тестирование, необходимо знать:
- сколько посетителей планируется принимать в среднем, в пиковой нагрузке,
время пиковой нагрузки; - могут ли несколько пользователей иметь один и тот же IP-адрес и/или
логин/пароль; - среднее количество страниц, просматриваемых одним пользователем, есть ли
различия в поведении между зарегистрированными и анонимными пользователями,
количественное соотношение между такими пользователями, посещаемые страницы и
время нахождения пользователя на узле; - наличие динамических страниц и страниц, изменяемых в течение определенного
периода, и как часто это происходит; - задействуется ли электронная почта, например, для подтверждения полномочий
пользователя; - какая еще дополнительная информация используется для проверки статуса
пользователя (cookies); - требуется ли подтверждение полномочий пользователя сторонней организацией
или удаленным сервером (например, номер кредитной карточки), и будет ли
представлена информация для тестирования; - доступная пропускная способность канала, средняя его ширина для одного
пользователя; - может ли работа нескольких пользователей вызывать коллизию;
- используется ли защищенное HTTPS-соединение;
- используется ли Java-апплеты, потоковое медиа, специальные плагины, что
требуется с клиентской стороны для их поддержки; - используется ли кэширование страниц;
- плановые технические мероприятия, которые могут повлиять на работу
сервера, и время их проведения (синхронизация, архивирование и пр.).
Любой из этих параметров может повлиять на конечный результат. Необязательно
все проверки включать в один тест, можно разбить сначала задачу на подзадачи.
Например, проверка базовой системы (серверы: веб, приложений, базы данных) и
проверка отдельных модулей (сервлеты, скрипты и пр., например, проверка
аутентификации при большом количестве пользователей). В результате при
тестировании выдаются графики трех видов: линейный, нелинейный и насыщение. В
первом случае при возрастании нагрузки время отклика (т.е. обработки) остается
постоянным. При дальнейшем увеличении нагрузки время отклика также увеличивается
(почти линейно), и, наконец, наступает ситуация, подобная DOS-атаке, когда время
отклика бесконечно увеличивается. Теперь, когда план действий готов, переходим к
краткому обзору утилит, которые помогут его воплотить. Начнем с бесплатных.
Open Systems Testing Architecture
OpenSTA (www.opensta.org)
- больше чем приложение для тестов, это открытая архитектура, проектируемая
вокруг открытых стандартов. Проект создан в 2001 году группой компаний CYRANO,
которая поддерживала коммерческую версию продукта, но CYRANO распался, и сейчас
OpenSTA распространяется как приложение с открытым кодом под лицензией
GNU GPL, работает в Windows NT 4.0SP5/2000/XP. Для работы требует Microsoft Data
Access Components (MDAC), который можно скачать сайта корпорации.
Текущий инструментарий позволяет провести нагрузочное испытание HTTP/HTTPS
сервисов, хотя его архитектура способна на большее. OpenSTA позволяет
создавать тестовые сценарии на специализированном языке SCL (Script Control
Language). Для упрощения создания и редактирования сценариев используется
специальный инструмент Script Modeler. Выбираем Tools – Canonicalize URL,
запустится веб-браузер. Просто ходим по сайту, собирая ссылки, которые будут
сохранены в скрипт. Все параметры запроса поддаются редактированию, возможна
подстановка переменных. Структура теста и заголовки будут выводиться во вкладках
в панели слева. Тесты удобно объединять в наборы. Настройки прокси задаются в
самом скрипте, поэтому можно указать несколько серверов. Реализована возможность
организации распределенного тестирования, что повышает реалистичность, или когда
с одного компьютера не получается нагрузить мощный сервер. Каждая из машин такой
системы может выполнять свою группу заданий, а repository host осуществляет сбор
и хранение результатов. После установки на каждой тестирующей системе
запускается сервер имен, работа которого обязательна. Поддерживается
аутентификация пользователей на веб-ресурсе и установление соединений по
протоколу SSL. Параметры работы нагружаемой системы можно контролировать с
помощью SNMP и средств Windows NT. Результаты тестирования, включающие время
откликов, количество переданных байт в секунду, коды ответа для каждого запроса
и количество ошибок выводятся в виде таблиц и графиков. Использование большого
числа фильтров позволяет отобрать необходимые результаты. Результат можно
экспортировать в CSV-файл. Возможности по выводу отчетов несколько ограничены,
но по ссылкам на сайте можно найти скрипты и плагины, упрощающие, в том числе,
анализ полученной информации.
Apache JMeter
Apache JMeter (jakarta.apache.org/jmeter)
является Java-приложением с открытым кодом, предназначен для нагрузочного
тестирования не только веб-приложений и их отдельных компонентов (скрипты,
сервлеты, Java объекты и др.), но также FTP-серверов, баз данных (с
использованием JDBC) и сети. Функциональность расширяется с помощью плагинов.
Поддерживается SSL (через Java Secure Sockets Extension). Возможно проведение
тестов как с использованием графического интерфейса, так и из командной строки.
Использование Java подразумевает кроссплатформенность, поэтому JMeter
уверенно работает в различных *nix-системах, в Windows от 98 и некоторых других
ОС. Распространяется под Apache License.
В JMeter предусмотрены механизмы авторизации виртуальных
пользователей, поддерживаются пользовательские сеансы, шаблоны, кэширование и
последующий offline анализ результатов теста, функции позволяют сформировать
следующий запрос, основываясь на ответе сервера на предыдущий. Есть возможность
проводить распределенные тесты. В этом случае один из компьютеров является
сервером (bin/jmeter-server.bat), который управляет клиентами и собирает
итоговую информацию.
Для работы достаточно запустить ApacheJMeter.jar или в консоли jmeter.bat
(Windows) или jmeter.sh (*nix).
JMeter имеет встроенный прокси-сервер, который предназначен для записи
сессий, но можно использовать и внешний. Перед началом тестирования необходимо
составить тестовый план, описывающий серию заданий, которые необходимо выполнить
JMeter. Он должен содержать одну или несколько групп потоков (Thread
Groups) и другие элементы:
- Логические контроллеры (Logic controllers);
- Типовые контроллеры (Sample generating controllers);
- Слушатели (Listeners);
- Таймеры (Timers);
- Соответствия (Assertions);
- Конфигурационные элементы (Configuration elements).
Первым делом добавляем группу потоков (Edit - Add - Thread Group). В ее
настройках указываем название, количество запускаемых потоков, то есть
виртуальных пользователей (Number of threads), время задержки между запуском
потоков (Ramp-Up Period), количество циклов выполнения задания (Loop Count),
здесь же можно определить выполнение задания по расписанию (Sheduler). Далее,
щелкая в созданную группу, необходимо добавить образец запроса (Sampler), выбрав
его из списка. Для нагрузочного тестирования или проверки работоспособности
сервера достаточно выбрать HTTP Request (Add -Sampler - HTTP Request). Здесь
указываем название, IP-адрес и порт веб-сервера, протокол, метод передачи данных
(GET, POST), параметры переадресации, передачу файлов на сервер. Настраиваем и
жмем на Run. Вывод результата осуществляется с помощью Listeners, каждый
по-своему выводит результат. Например, Aggregate Graph выводит суммарные
результаты теста в виде таблицы и графика.
Бесплатные продукты, увы, закончились, теперь парочка коммерческих решений.
WAPT – Web Application Testing
WAPT (www.loadtestingtool.com)
позволяет испытать устойчивость веб-сайта и других приложений, использующих
веб-интерфейс, к реальным нагрузкам. Разрабатывается новосибирской компанией
SoftLogica LLC. Это одна из самых простых в использовании программ обзора. Для
проведения простого теста даже не нужно заглядывать в документацию, интерфейс
прост, но не локализован. Работает под управлением Windows от 98, поддерживается
и Vista. Для проверки WAPT может создавать множество виртуальных
пользователей, каждый с индивидуальными параметрами. Поддерживается несколько
видов аутентификации и куки. Сценарий позволяет изменять задержки между
запросами и динамически генерировать некоторые испытательные параметры,
максимально имитируя таким образом поведение реальных пользователей. В запрос
могут быть подставлены различные варианты HTTP-заголовка, в настройках можно
указать кодировку страниц. Параметры User-Agent, X-Forwarded-For, IP указываются
в настройках сценария. Значения параметров запроса могут быть рассчитаны
несколькими способами, в том числе, определены ответом сервера на предыдущий
запрос, используя переменные и функции. Поддерживается работа по защищенному
протоколу HTTPS (и все типы прокси-серверов). Созданные сценарии, сохраняемые в
файле XML-формата, можно использовать повторно. Кроме стандартных Performance и
Stress, в списке присутствуют несколько других тестов, позволяющих определить
максимальное количество пользователей и тестировать сервер под нагрузкой в
течение долгого периода.
Для проведения теста необходимо выбрать New – Scenario, в результате
запустится мастер создания теста. На первом шаге указывается тип теста и далее в
каждом окне заполняются параметры будущего теста. Здесь можно указать
фиксированное количество виртуальных пользователей, либо ступенчатое увеличение
с указанием минимального и максимального числа и временного интервала, выставить
таймер проведения теста. На следующем шаге задается время между кликами (think
time), скорость соединения, указывается диапазон IP-адресов, который будет
использован виртуальными пользователями. Нажатие на IP Adress List позволит
составить список таких адресов. Также выставляется HTTP-параметр User-Agent и
включается эмуляция прокси. Если требуется, чтобы виртуальные пользователи имели
индивидуальные настройки, на следующем шаге мастера для каждого из них
необходимо создать свой профиль, нажав New или загрузив сохраненный. В следующем
окне программы необходимо выставить параметры профилей.
После нажатия на кнопку Готово сценарий сохраняется. Теперь, чтобы указать на
объект тестирования, создаем профиль New – Profile и заполняем все параметры на
вкладках. Здесь же доступны для редактирования некоторые параметры, задаваемые
раннее с помощью мастера. Также указывается загрузка рисунков виртуальным
пользователем, параметры аутентификации, использование Cookies и другие.
На вкладке Recorder указываем адрес сайта, доступность которого можно тут же
проверить, нажав Go. Одновременно последует запрос на запуск Recorder, который
будет отслеживать посещенные страницы и записывать URI (они будут выводиться в
панели слева). Когда вся информация собрана, нажимаем Run Test. Подробные отчеты
в форме графика выводятся по ходу проведения теста, по окончании будет
сформирована HTML-страница. В результате можно получить информацию о времени
ответа сервера с возрастанием нагрузки, по количеству ошибок, переданных и
принятых байт и т.д.
NeoLoad
NeoLoad (www.neotys.com)
- еще одна система, позволяющая провести нагрузочное тестирование
веб-приложений. Написана на Java, работает на компьютерах, работающих под
управлением Windows NT/2000/XP, Linux и Solaris. В отчете можно получить
подробную информацию по каждому загруженному файлу. NeoLoad весьма удобен для
оценки работы отдельных компонентов (AJAX, PHP, ASP, CGI, Flash, апплетов и
пр.). Возможна установка времени задержки между запросами (thinktime) глобально
и индивидуально для каждой страницы. Тестирование проводится как с
использованием весьма удобной графической оболочки, так и с помощью командной
строки (используя заранее подготовленный XML-файл). Поддерживает работу с
протоколом HTTPS, с HTTP и HTTPS прокси, basic веб-аутентификацию и cookies,
автоматически определяя данные во время записи сценария, и затем проигрывает во
время теста. Для работы с различными профилями для регистрации пользователей
могут быть использованы переменные. При проведении теста можно задействовать
дополнительные мониторы (SNMP, WebLogic, WebSphere, RSTAT и Windows, Linux,
Solaris), позволяющие контролировать и параметры системы, на которой работает
веб-сервер.
При помощи NeoLoad можно проводить и распределенные тесты. Один из
компьютеров является контролером, на остальные устанавливаются генераторы
нагрузки (loadGenerator). Контролер распределяет нагрузку между loadGenerator и
собирает статистику.
Очень удобно реализована работа с виртуальными пользователями. Пользователи
имеют индивидуальные настройки, затем они объединяются в Populations (должна
быть создана как минимум одна Populations), в Populations можно задать общее
поведение (например, 40% пользователей популяции посещают динамические ресурсы,
20% читают новости). Виртуальные пользователи могут иметь индивидуальный
IP-адрес, полосу пропускания и свой сценарий теста.
Сценарий будущего теста создать очень просто. Запускаем приложение (при
первом запуске потребуется ввести регистрационный ключ, 30-дневная версия после
регистрации будет отправлена по почте), выбираем New Project, вводим название
проекта. После этого будет показана небольшая подсказка по поводу дальнейших
действий, нажатие Start Recording запустит веб-браузер, все перемещения будут
записаны. По окончании нажимаем Stop Recording или закрываем браузер.
Запускается мастер, который поможет создать виртуальных пользователей и
произведет автоматический поиск динамических параметров в записанных страницах,
выставит среднее значение thinktime. Компоненты страницы (HTML, images, CSS)
сохраняются отдельно. Для получения результата требуется пройти три шага:
- Design - настройка проекта, здесь три вкладки. В Repository указываются
веб-страницы и параметры запросов, в Virtual User создаются виртуальные
пользователи, указываются URL, которые они должны "посетить", и дополнительные
условия из левой вкладки поля Actions. В Populations – задания каждой из групп
пользователей. В Actions могут быть выбраны следующие действия: Delay
(установка задержки), Loop (повтор запроса), While (цикл), If...Then...Else
(условие), Container и Random Container (групповые действия), Try...Catch
(обработка ошибок), Stop virtual user (останов работы виртуального
пользователя). - Runtime – указываются параметры теста, проводится тест. Здесь же в
отдельных вкладках по ходу проведения теста выводится статистика. - Results – отвечает за вывод различной статистики в виде таблиц и графиков.
Причем кроме общих значений, с помощью системы фильтров можно отобрать
информацию по любому параметру. При желании проект сохраняется для повторного
использования. Среди представленных продуктов возможность сравнения результатов
теста есть только у NeoLoad.
Используя утилиты нагрузочного тестирования, можно получить информацию о
работе веб-сервиса, принять необходимые меры по устранению выявленных
недостатков и гарантировать требуемую производительность.
Продукты от Microsoft
Корпорация Microsoft предлагает целых два продукта, позволяющих
протестировать веб-сервер под нагрузкой. Это Microsoft Application Stress
Tool и Web Capacity Analysis Tool. Первый распространяется как
отдельный продукт и имеет графический интерфейс. Второй входит в состав
комплекта инструментов Internet Information Services 6.0 Resource Kit Tools,
работает из командной строки. MAST более наглядный, в создании теста
поможет простой мастер создания тестов, возможна работа с cookies, регулировка
нагрузки по разным URL. Сценарий тестирования может быть создан вручную или
записан с помощью веб-браузера и при необходимости отредактирован. В WAST
уровень нагрузки (stress level) регулируется путем задания количества нитей,
осуществляющих запросы к серверу, а число виртуальных пользователей
рассчитывается как произведение числа нитей на число сокетов, открытых каждой из
нитей. По окончании теста получаем простой отчет в текстовой форме, в котором
дана информация по числу обрабатываемых запросов в единицу времени, среднему
времени задержки, скорости передачи данных на сервер и с сервера, количеству
ошибок и т.д. Отчет можно экспортировать в CSV-файл. Никаких возможностей по
статистической обработке не предусмотрено, то есть с его помощью можно только
оценить работу при определенных условиях.
