【IT168 技术】软件测试已逐渐成为软件开发过程中的必不可少的重要环节，随着功能测试的必要性被普遍认同，自动化测试以及性能测试也逐渐崭露头角。性能测试是指在一定的负载情况下，系统的响应时间等特性是否满足特定的性能需求。

　　用于性能测试的工具有很多，常见的有：

　　1)HP LoadRunner(简称LR，商用软件)：是一款适用于各种体系架构的自动化性能测试工具。LR的测试对象是整个企业的系统，通过模拟实际用户的操作行为和实时性能监控，来帮助你更快地查找和发现性能瓶颈。

　　2)IBM Rational Performance Tester(简称RPT，商业软件)：也是一款性能测试工具，适用于基于 Web 的应用程序的性能和可靠性测试。RPT将易用性与深入分析功能相结合，从而简化了测试创建、负载生成和数据收集，以帮助确保应用程序具有支持数以千计并发用户并稳定运行的性能。

　　3)Apache JMeter(开源软件)：基于Java的压力测试工具。用于对软件做压力测试，它最初被设计用于Web应用测试但后来扩展到其他测试领域。 它可以用于测试静态和动态资源例如静态文件、Java 小服务程序、CGI 脚本、Java 对象、数据库、FTP 服务器等。

　　相比于其他测试工具，LoadRunner能支持更广泛的协议和技术，能测试各种IT基础架构，为用户的特殊环境提供特殊的解决方案。本文将以当前最新的LoadRunner12社区版来进行阐述。相比于之前版本，LoadRunner12社区版主要有以下新特性：

　　1)支持50个免费虚拟用户。

　　2)支持基于云平台的负载生成器。

　　3)支持HTML5及SPDY协议的脚本录制。

　　4)支持IE11、Chrome以及Firefox浏览器，支持Win8.1及Win2012 Server操作系统。

　　本文主要包括如下几个方面的内容:

• LoadRunner组件

• LoadRunner工作原理

• 基于LoadRunner的测试案例

　　一、LoadRunner组件

　　LoadRunner主要由以下4个部分组成:

• 1.脚本生成器(Virtual User Generator)

　　简称VuGen,提供了基于录制的可视化图形开发环境，可以方便简洁地生成用于负载的性能测试脚本。

• 2.负载生成器(Load Generator)

　　简称LG，负责将VuGen脚本复制成大量虚拟用户对系统形成负载。

• 3.负载调度监控器(Controller)

　　负责对整个负载的过程进行场景设置，指定负载的运行方式和周期，同时提供了系统监控的功能。

• 4.数据收集分析器(Analysis)

　　通过Analysis我们可以对负载生成后的相关数据进行整理分析，从而定位性能瓶颈。

▲图1-LoadRunner主要组件

　　二、LoadRunner工作原理

　　首先通过VuGen来录制模拟用户行为的脚本;然后根据性能测试目标，在Controller中设计场景，指定负载生成的方式(如LG使用数，并发用户数，执行时长等);接着执行场景并监控被负载服务器的性能指标;待场景执行完毕，调用Analysis来对生成的数据进行分析，最后得出性能测试报告。

▲图2-LoadRunner工作原理

　　三、基于LoadRunner的测试案例

　　使用LoadRunner进行性能测试，大体可分为3个步骤：

• 1.用户行为模拟

　　性能测试的第一步也是最重要的一步，就是生成虚拟用户脚本(Vuser Script)。VuGen是基于录制-回放的工具，提供了整个脚本的开发环境。当你在应用程序中执行业务流程时，VuGen会将你的操作录制下来，自动转换成脚本，作为用户行为的模拟。使用VuGen进行用户行为模拟的流程如下：

　　1)录制脚本

　　如果你对Vuser Script的函数非常熟悉，可以跳过录制过程来手动编写脚本。大多数情况下，我们会在录制生成的脚本上根据需求进行修改。录制流程主要包括以下协议选择、录制选项设置、开始录制、插入命令、停止录制。对一般B/S架构的Web应用，选择Web - HTTP/HTML协议就可以了。

▲图3-协议选择

　　如果不能确定目标系统使用了哪些协议，可以使用Protocol Advisor 来进行协议分析。

▲图4-Protocol Advisor工具

　　选择协议之后，进行录制选项设置，再点击红色按钮开始录制脚本。

▲图5-starting recording窗口

　　可以看到，Vuser Script脚本由以下三部分组成：

　　vuser_init: 虚拟用户的初始化函数，一般将用户初始化的操作放在这里，如登录操作，只会运行一次。

　　Action: 虚拟用户要做的业务操作，也就是测试内容的主体。可以迭代多次。

　　vuser_end: 与vuser_init相对应的收尾工作，如退出登录操作，只会运行一次。

　　开始录制脚本后，可以在recording界面进行执行插入事务、插入集合点、插入注释以及结束录制等命令。

▲图6-recording界面

　　完成录制后，脚本通常会包含web_url()等函数。Vuser Script脚本中常用函数有：

　　web_add_cookie()：负责为Vuser脚本添加一个cookie信息。

　　web_url()：可以模拟用户的HTTP Get请求。

　　web_submit_form()：基于页面表单模拟用户的HTTP Post请求。该函数会自动检测在当前页面上是否存在form表单，然后将表单中数据进行传送。

　　web_submit_data()：无需页面form支持就可以模拟用户的HTTP Post请求。

　　web_custom_request()：可以模拟用户的HTTP Get以及Post请求。

▲图7-常见函数

　　2)回放脚本

　　点击replay按钮进行回放验证。有时候回放脚本会出错，常见的错误原因及解决方式：

　　脚本中的数据存在动态部分。需要通过修改代码或关联处理来解决。

　　脚本没有录制到所有的协议请求。请选择正确的协议。

　　防火墙或杀毒软件的干扰。关闭不必要的防火墙和杀毒软件。

　　服务器连接失败。请确认当前服务器能正常访问。

▲图8-回放验证

　　3)关联设置

　　关联就是把服务器返回的响应内容保存为参数，在请求时使用该参数，可实现动态数据。

　　如常见的系统登录功能，在登录后服务器会返回SeesionID,登录后的操作都需要提交该SessionID以确认身份。使用Vugen录制脚本时，将会记录服务器返回的SessionID并在下一个请求中发给服务器，如图9所示。

▲图9-录制时的请求响应

　　等到回放脚本时，服务器会在接收到用户名密码后返回新的SessionID,而脚本仍然发送旧的SessionID给服务器，最终导致脚本回放失败。如图10所示。

▲图10-回放时的请求响应

　　LoadRunner的两种关联方式：

　　自动关联

　　自动关联是通过录制和回放时的服务器返回值的比较，来确定需要关联的内容，然后帮助生成对应的关联函数。对于大多数脚本回放失败的情况，都可以通过自动关联来解决。

▲图11-自动关联

　　手动关联

　　自动关联也有局限性，无法识别的特殊动态数据，需要手动关联。在LR11 Patch3之前的版本，使用web_reg_save_param_ex()函数来设置参数的左右边界实现手动关联;之后的版本则使用支持正则表达式的新函数web_reg_save_param_regexp(),如图12

▲图12-自动关联

　　4)添加事务及思考时间

　　事务是指用户在客户端执行某种业务所需要的操作集。事务函数可以标记完成该业务所需要的操作内容。通过在业务操作开始前添加一个事务开始的计数器，在业务操作结束后添加一个事务结束的计数器，VuGen可以自动计算出函数间的时间差，即事务响应时间。添加事务主要涉及以下2个函数：

　　事务开始函数：lr_start_transaction(“事务名”)

　　事务结束函数：lr_end_transaction(“事务名”，LR_AUTO)

　　另外事务还支持事务嵌套：

　　lr_start_sub_transaction(“子事务名”,“父事务名”)

　　lr_end_sub_transaction(“子事务名”,“父事务名”)

　　一般地，录制得到的脚本都会包含思考时间。思考时间是LoadRunner提供的用于模拟用户等待的方式。在性能测试时只有启用思考时间，才能真正地按照用户的操作速度来完成请求，得到真实情况下的负载数据;否则则是全负载下的理论峰值数据。

　　思考时间函数：lr_think_time()

▲图13-插入事务及思考时间

　　5)添加集合点

　　集合点函数能让虚拟用户集合在同一时间点上来进行操作，帮助生成有效可控的事务并发。集合点有以下三种集合策略，一般可以使用c策略来明确指定并发数。

　　a.当百分之多少的用户到达集合点时继续执行脚本

　　b.当百分之多少的运行用户到达集合点时继续执行脚本

　　c.当多少个用户到达集合点时继续执行继续

　　集合点函数：lr_rendezvous()

▲图14-插入集合点

　　6)参数化

　　当我们录制完脚本后，需要对脚本进一步改进，通过参数化来确保脚本能够动态运行，从而更加真实地模拟真实用户操作。

▲图15-参数化目的

　　参数化的步骤主要包括：选择要参数化的内容;设置参数取值以及参数更新方式;回放脚本验证参数值等。参数更新方式有顺序取值、随机取值、唯一取值三种类型，这里就不一一介绍了。

　　选择要参数化的内容，右键菜单选择“Replace with a Parameter”，点击“Create New Parameter”。

▲图16-选择参数化内容

　　设置参数取值，参数类型可以是File类型、Table类型、Random Number类型、Date/Time类型等。这里使用Table类型，同一行中列名为username及password的记录将作为表单中用户名和密码的动态参数值。除了手动添加参数值外，也可以通过ODBC方式从DB中获取参数值。

▲图17-设置参数取值

　　参数化后，脚本中的username及password字段取值已经不是静态值了，而是由“{}”包围起来的动态参数值。

▲图18-参数化结果

• 2.场景设计与监控

　　当Vuser Script开发完成后，使用Controller将这个执行脚本的用户从单人转化为多人，从而模拟大量用户操作以形成系统负载。场景是一种模拟大量用户操作的技术手段，通过配置和执行场景向服务器产生负载，监控系统的各项性能指标。

　　1)场景设计

　　通过对场景的设计，可以生成和用户需求相同的真实负载。场景分为目标场景和手动场景。一般地，我们使用使用自动场景来进行验收测试，使用手动场景来定位性能瓶颈。

　　目标场景：

　　通过设置一个运行目标，Controller会自动逐渐增加负载，测试系统能否稳定达到预期目标。如果达标则说明系统的性能符合测试目标，否则提示无法达标。自动场景是定性型性能测试，我们只关心最后性能测试的结论是否符合性能需求。

　　自动场景提供了5种目标：

• 1.虚拟用户(Vitual Users)：指被测系统所需要支持的用户数;

• 2.每秒点击数(Hits Per Second)：指在1秒内能做到的点击请求数;

• 3.每秒事务数(Transactions Per Second)：反映了系统处理能力;

• 4.事务响应时间(Transactions Response Time)：单位秒，反映了系统的处理速度;

• 5.每分钟页数(Pages Per Minute)：指每分钟页面的刷新次数，反映系统每分钟能提供的页面处理能力。

　　手动场景：

　　自行设置Vuser的变换，通过增减Vuser来模拟真实的用户请求，完成负载的生成。手动场景是定量型性能测试，通过观察在负载增加过程中系统各个组件的变化情况，来定位性能瓶颈。

　　在这里，我们对上述录制完成的脚本创建手动场景来进行性能测试，如图19。然后点击OK按钮进入Controller的场景设计主界面，如图20。

▲图19-创建手动场景

▲图20-场景设计主界面

　　场景设计主界面主要包括以下3部分：

　　1.Scenario Groups

　　在这里可以添加多个脚本，并为每个脚本指定Vuser数目，添加目标LG，如图21、22所示。

▲图21-Scenario Groups

▲图22-添加目标LG

　　2.Scenario Schedule

　　对Global Schedule进行如下设置(将适用于该group中所有脚本)：每隔1s初始化2个Vuser，总共10个Vuser。 Vuser入场时，每隔5s增加2个Vuser，在到达最多用户数时持续运行5min，Vuser退场时每隔5s减少2个Vuser。

▲图23-Scenario Schedule

　　3.Interactive Schedule Graph

　　在交互计划图中可以直观地显示场景计划的用户负载情况。如图23所示，Vuser数目先陆续增加，在第20s时到达峰值10并持续5min，然后逐渐减少至0，整个场景持续5min 40s。

▲图24-Interactive Schedule Graph

　　2)场景监控

　　完成场景设计后，点击Run标签页切换到场景监控主界面，如图25。在左侧Scenario Groups中列举了所有Vuser的运行状态;在右侧Scenario Status中列举了当前场景的运行情况;在下方Available Graphs中列举了所有可监控的计数器类型，通过添加计数器实例可以让LR监控其性能数据(如CPU、内存使用率等)。

　　我们可以监控本地服务器或远程Windows/Linux/AIX服务器(监控Linux/AIX需要先安装rstatd组件)以及Weblogic/WebSphere等应用服务器的性能数据。

▲图25-场景监控主界面

　　点击Start Scenario按钮执行场景，可以看到交互计划图开始变化，监控主界面的Vuser状态开始变化，Running Vuser开始增加，Transaction Graphs等计数器开始显示数据。

▲图26-交互计划图执行情况

▲图27-Running Vuser

▲图28-Transaction Graphs

　　点击Vusers 按钮可以查看当前所有Vuser的状态，并可以在执行过程中通过Add Vuser及Stop Vuser来动态调整负载情况，如图29。选中Vuser，右键选择Show Vuser可以查看该Vuser真实的运行情况，如图30。

▲图29-动态调整负载

▲图30-查看Vuser运行情况

• 3.数据分析

　　待场景执行完毕后，点击Results->Analyze Results来启动数据收集分析器，如图31。它会导入场景数据并生成性能测试报告，如图32。

　　Summary Report包括了场景统计信息、事务摘要、HTTP响应摘要等信息;Graphs默认只包含最基本的一些计数器数据图，可以通过右键Add New Item->Add New Graph来添加你需要的计数器。

▲图31-启动Analysis

▲图32-Analysis Summary

　　在Analysis中经常需要和各种Graphs打交道，这就涉及到图的设置，常用设置包括：

　　Set Filter/Group By：对图形设置过滤规则;

　　Set Granularity：设置数据采样点的间距，以秒为单位;

　　View Raw Data：打开图形对应的原始数据;

　　Comments：在图中添加注释;

　　Display Options：设置图形显示样式，如显示为3D饼图/柱状图/折线图，如图34。

　　Merge Graphs：对图形进行合并，来直观的获取相关计数器之间的关联关系，如图35。

　　Auto Correlate： 自动分析该图形与其他计数器的关联性，通过它可以发现数据之间的相互依赖性，从而定位性能瓶颈，如图36。图中的Collrelation Match代表关联性的强弱程度，数值越大说明关联性越强。

▲图33-常用图形设置

▲图34-平均事务响应时间的3D饼图展示

▲图35-Running Vuser与Hits per Second的合并图

▲图36-Throughput与Hits per Second的自动关联图

　　四、总结

　　本文主要介绍了LoadRunner的组成部分及工作原理，并通过完整测试案例来展示性能测试的具体实施过程，希望对有志于从事性能测试方面工作的朋友有所帮助。LoadRunner只是进行性能测试的一种测试工具。工具本身并不难掌握，但是运用它来高度模仿真实用户的行为(集合点、参数化、虚拟IP、分布式LG等技术)，对生成的计数器数据进行分析并定位系统性能瓶颈，则需要不断地实践和总结。

　　五、参考资料

　　《性能测试进阶指南-LoadRunner11实战》

　　http://www8.hp.com/cn/zh/software-solutions/loadrunner-load-testing/index.html

　　http://www.ltesting.net/ceshi/zhuanti/2012/0208/204053.html

　　http://www.51testing.com/html/04/104.html

　　六、作者简介

　　赵金荣 软件开发工程师

　　任职于某大型IT外资企业，主要从事J2EE开发、测试工作。