距离上次对FunTester测试框架功能规划之后，已经很久没有更新过功能规划了，主要因素是FunTester测试框架目前支持的功能已经完全满足工作需求。无论是分布式性能测试框架，还是全链路性能测试支持，以及量化模拟线上流量，基本技术验证都完成了，余下的都是在技术方案的上进行调整以更适应现在工作需求，不存在技术障碍。
虽然FunTester测试框架还在不断更新，但很久没进行过功能更新了。最近在设想为了可能用到的测试场景中，动态压力是目前最有可能在工作中应用的。
终极目标
最终想要实现的就是在不断压测过程中，灵活增加、减少或者保持测试压力，这样既可以一次执行用例的过程中，实现多个测试场景的覆盖，也可以避免从0开始加压导致测试时间的增加。
以往的性能测试用例，点击开始之后，除了主动结束，中间很少进行压力调节，动态压力就是为了在压测过程中干预压力，实现测试过程中对发压端进行调节。这个需求可以通过容器化和分布式等技术加持下实现。我的想法就是直接对单个JVM线程池运行的任务进行调节，适用于非集群压测和对压力需求比较灵活的场景，当然如果应用到日常性能巡检，也是可以提升效能的。
主要实现功能：
- 性能测试执行中，动态增减性能测试压力值。
- 性能测试执行中，动态注入新的流量模型任务。
这样的好处：
- 动态增减执行任务，达到一次试执行测试多种压力目的。
- 动态增减不同模型的任务，达到动态修改压测流量的目的。
万里长征第一步：增加暂停功能实现。
需求来源
在工作中，经常会遇到一类场景：预计系统提供的QPS在1万，线程数100，我们设计了0线程为起始，间隔30s增加10的压力，最大值120。（当然也可以使用QPS递增模式，下面的演示Demo会使用线程递增）。
可实际情况是80线程已经到达性能瓶颈，然后需求是在80线程的压力下保持一阵子，方便收集数据和获取现场。
思路
基本实现
因为使用场景是在压力递增的过程中，终止递增并保持压力，所以使用了性能测试软启动初探中的软启动方案。使用for循环来递增压力。然后在某个时刻触发终止递增。
触发条件
预期是在性能测试服务化中实践和本地脚本测试中使用，目前只实现了本地脚本测试中功能，思路是通过一个线程安全变量来标记执行状态，是否是持续递增压力还是需要终止压力，这里选择了另起一个线程来完成这件任务，通过从控制台输入内容来控制这个开关。我目前只是做的Demo是一个没有回头路的方案，只有终止压力没有暂停后继续增加或者结束。
多线程类任务如下：
private static class FunTester implements Runnable {
@Override public void run() { waitForKey(INTPUT_KEY); HOLD.set(1); output("压力暂停"); }
}这里从控制台等待输入，如果等于com.funtester.config.Constant#INTPUT_KEY那么就设置com.funtester.frame.execute.HoldConcurrent#HOLD设置为1，从而标记测试任务已经进入了终止增压阶段。
多线程同步
这里参考Java线程同步三剑客内容，我使用了java.util.concurrent.Phaser，原因是java.util.concurrent.CountDownLatch不灵活，无法满足需求，而java.util.concurrent.CyclicBarrier虽然灵活也能满足多线程同步需求，但无法灵活增减需要同步的线程数，故而也放弃了。
导致问题
这种动态压力模型是在加压阶段进行的，也就是线程并不是固定，进而带来了一些问题，目前尚未解决。
- 本地数据统计失真。
- 暂不支持多任务，暂无法服务化。
实现Demo
多线程任务类
首先是com.funtester.base.constaint.HoldThread类，实现了com.funtester.base.constaint.ThreadBase的部分方法，具体与其他实现区别主要是在com.funtester.base.constaint.HoldThread#before和com.funtester.base.constaint.HoldThread#after方法中对于标记多线程同步对象com.funtester.frame.execute.HoldConcurrent#phaser的操作。
代码如下：
package com.funtester.base.constaint;
import com.funtester.frame.execute.HoldConcurrent;import com.funtester.httpclient.GCThread;import com.funtester.utils.Time;import org.apache.logging.log4j.LogManager;import org.apache.logging.log4j.Logger;
/**
* 动态压力模型,增压暂停
*/public abstract class HoldThread<F> extends ThreadBase<F> {
private static final long serialVersionUID = -4617192188292407063L;
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(HoldThread.class);
public HoldThread(F f, int limit, boolean isTimesMode) { this.isTimesMode = isTimesMode; this.limit = limit; this.f = f; }
protected HoldThread() { super(); }
/**
*
*/ @Override public void run() { try { before(); long ss = Time.getTimeStamp(); while (true) { try { executeNum++; long s = Time.getTimeStamp(); doing(); long et = Time.getTimeStamp(); short diff = (short) (et - s); costs.add(diff); } catch (Exception e) { logger.warn("执行任务失败！", e); errorNum++; } finally { if ((isTimesMode ? executeNum >= limit : (Time.getTimeStamp() - ss) >= limit) || ThreadBase.needAbort() || status()) break; } } long ee = Time.getTimeStamp(); if ((ee - ss) / 1000 > RUNUP_TIME + 3) logger.info("线程:{},执行次数：{}，错误次数: {},总耗时：{} s", threadName, executeNum, errorNum, (ee - ss) / 1000.0); HoldConcurrent.allTimes.addAll(costs); HoldConcurrent.requestMark.addAll(marks); } catch (Exception e) { logger.warn("执行任务失败！", e); } finally { after(); } }
@Override public void before() { super.before(); HoldConcurrent.phaser.register(); }
@Override protected void after() { super.after(); GCThread.stop(); HoldConcurrent.phaser.arriveAndDeregister();
}
}
执行类
执行类com.funtester.frame.execute.HoldConcurrent与其他模型区别在于：1.没有固定稳定压力，增压结束即稳定压力；2.多线程任务接受控制台输出内容控制任务阶段；3.当用户一直不输入com.funtester.config.Constant#INTPUT_KEY，存在无法自然停止隐患。
代码如下：
package com.funtester.frame.execute;
import com.funtester.base.bean.PerformanceResultBean;import com.funtester.base.constaint.ThreadBase;import com.funtester.config.Constant;import com.funtester.frame.Save;import com.funtester.frame.SourceCode;import com.funtester.utils.RWUtil;import com.funtester.utils.Time;import org.apache.commons.lang3.StringUtils;import org.apache.logging.log4j.LogManager;import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.Vector;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Phaser;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import static java.util.stream.Collectors.toList;
/**
* 并发类，用于启动压力脚本
*/public class HoldConcurrent extends SourceCode {
private static Logger logger = LogManager.getLogger(HoldConcurrent.class);
/**
* 用来标记状态
*/ public static AtomicInteger HOLD = new AtomicInteger(0);
/**
* 开始时间
*/ private long startTime;
/**
* 结束时间
*/ private long endTime;
/**
* 任务描述
*/ public String desc;
/**
* 任务集
*/ public List<ThreadBase> threads = new ArrayList<>();
/**
* 线程数
*/ public int threadNum;
/**
* 执行失败总数
*/ private int errorTotal;
/**
* 任务执行失败总数
*/ private int failTotal;
/**
* 执行总数
*/ private int executeTotal;
/**
* 用于记录所有请求时间
*/ public static Vector<Short> allTimes = new Vector<>();
/**
* 记录所有markrequest的信息
*/ public static Vector<String> requestMark = new Vector<>();
/**
* 线程池
*/ ExecutorService executorService;
/**
* 多线程多阶段同步类,用于多线程任务阶段管理
*/ public static Phaser phaser;
/**
* @param thread 线程任务
* @param threadNum 线程数
* @param desc 任务描述
*/ public HoldConcurrent(ThreadBase thread, int threadNum, String desc) { this(threadNum, desc); range(threadNum).forEach(x -> threads.add(thread.clone())); }
/**
* @param threads 线程组
* @param desc 任务描述
*/ public HoldConcurrent(List<ThreadBase> threads, String desc) { this(threads.size(), desc); this.threads = threads; }
private HoldConcurrent(int threadNum, String desc) { this.threadNum = threadNum; this.desc = StatisticsUtil.getFileName(desc); phaser = new Phaser(1); executorService = ThreadPoolUtil.createFixedPool(threadNum); }
private HoldConcurrent() {
}
/**
* 执行多线程任务
* 默认取list中thread对象,丢入线程池,完成多线程执行,如果没有threadname,name默认采用desc+线程数作为threadname,去除末尾的日期
*/ public PerformanceResultBean start() { Thread funtester = new Thread(new FunTester()); funtester.start(); ThreadBase.progress = new Progress(threads, StatisticsUtil.getTrueName(desc)); ThreadBase.progress.threadNum = 0; new Thread(ThreadBase.progress).start(); startTime = Time.getTimeStamp(); for (int i = 0; i < threadNum; i++) { if (HOLD.get() == 1) { threadNum = i; break; } ThreadBase thread = threads.get(i); if (StringUtils.isBlank(thread.threadName)) thread.threadName = StatisticsUtil.getTrueName(desc) + i; sleep(RUNUP_TIME / threadNum); executorService.execute(thread); ThreadBase.progress.threadNum = i + 1; logger.info("已经启动了 {} 个线程!", i + 1); } phaser.arriveAndAwaitAdvance(); executorService.shutdown(); ThreadBase.progress.stop(); threads.forEach(x -> { if (x.status()) failTotal++; errorTotal += x.errorNum; executeTotal += x.executeNum; }); endTime = Time.getTimeStamp(); HOLD.set(0); logger.info("总计{}个线程，共用时：{} s,执行总数:{},错误数:{},失败数:{}", threadNum, Time.getTimeDiffer(startTime, endTime), formatLong(executeTotal), errorTotal, failTotal); return over(); }
private static class FunTester implements Runnable {
@Override public void run() { waitForKey(INTPUT_KEY); HOLD.set(1); output("压力暂停"); }
}
private PerformanceResultBean over() { Save.saveIntegerList(allTimes, DATA_Path.replace(LONG_Path, EMPTY) + StatisticsUtil.getFileName(threadNum, desc)); Save.saveStringListSync(HoldConcurrent.requestMark, MARK_Path.replace(LONG_Path, EMPTY) + desc); allTimes = new Vector<>(); requestMark = new Vector<>(); return countQPS(threadNum, desc, Time.getTimeByTimestamp(startTime), Time.getTimeByTimestamp(endTime)); }
/**
* 计算结果
* <p>此结果仅供参考</p>
* 此处因为start和end的不准确问题,所以采用改计算方法,与fixQPS有区别
*
* @param name 线程数
*/ public PerformanceResultBean countQPS(int name, String desc, String start, String end) { List<String> strings = RWUtil.readTxtFileByLine(Constant.DATA_Path + StatisticsUtil.getFileName(name, desc)); int size = strings.size() == 0 ? 1 : strings.size(); List<Integer> data = strings.stream().map(x -> changeStringToInt(x)).collect(toList()); int sum = data.stream().mapToInt(x -> x).sum(); String statistics = StatisticsUtil.statistics(data, desc, threadNum); int rt = sum / size; double qps = 1000.0 * name / (rt == 0 ? 1 : rt); double qps2 = (executeTotal + errorTotal) * 1000.0 / (endTime - startTime); return new PerformanceResultBean(desc, start, end, name, size, rt, qps, qps2, getPercent(executeTotal, errorTotal), getPercent(threadNum, failTotal), executeTotal, statistics); }
/**
* 用于做后期的计算
*
* @param name
* @param desc
* @return
*/ public PerformanceResultBean countQPS(int name, String desc) { return countQPS(name, desc, Time.getDate(), Time.getDate()); }
}
测试
测试脚本
这里用了简单的多线程sleep进行测试，不再使用本地HTTP接口了。脚本内容如下：
package com.funtest.groovytest
import com.funtester.base.constaint.HoldThreadimport com.funtester.base.constaint.ThreadBaseimport com.funtester.frame.SourceCodeimport com.funtester.frame.execute.HoldConcurrent/**
* 加压暂停
*/class HoldTest extends SourceCode { public static void main(String[] args) { def tester = new FunTester()
new HoldConcurrent(tester,10,"终止压力递增保持压力测试").start()
}
private static class FunTester extends HoldThread {
FunTester() { super(null, 100, true) }
@Override protected void doing() throws Exception { sleep(0.1) }
@Override ThreadBase clone() { return new FunTester() }
}
}
控制台输出
下面是完整的控制台输出：
INFO-> 当前用户：oker，工作目录：/Users/oker/IdeaProjects/funtester/src/test/groovy/com/funtest/groovytest/,系统编码格式:UTF-8,系统Mac OS X版本:10.16WARN-> 请输入“FunTester”继续运行！INFO-> 已经启动了 1 个线程!INFO-> 终止压力递增保持压力测试进度:▍ 2% ,当前QPS: 0INFO-> 已经启动了 2 个线程!INFO-> 终止压力递增保持压力测试进度:▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍ 31% ,当前QPS: 20INFO-> 已经启动了 3 个线程!INFO-> 终止压力递增保持压力测试进度:▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍ 60% ,当前QPS: 30FunTesterINFO-> 本次共等待：9.535秒！INFO-> 压力暂停INFO-> 已经启动了 4 个线程!INFO-> 终止压力递增保持压力测试进度:▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍ 89% ,当前QPS: 39INFO-> 终止压力递增保持压力测试进度:▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍ 100%INFO-> 总计4个线程，共用时：13.439 s,执行总数:227,错误数:0,失败数:0INFO-> 数据保存成功！文件名：/Users/oker/IdeaProjects/funtester/src/test/groovy/com/funtest/groovytest/long/data/终止压力递增保持压力测试231809_4INFO-> ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~＞ {＞ ① . "rt":103,＞ ① . "failRate":0.0,＞ ① . "threads":4,＞ ① . "deviation":"56.51%",＞ ① . "errorRate":0.0,＞ ① . "executeTotal":227,＞ ① . "qps2":16.891137733462312,＞ ① . "total":227,＞ ① . "qps":38.83495145631068,＞ ① . "startTime":"2021-09-23 18:09:02",＞ ① . "endTime":"2021-09-23 18:09:16",＞ ① . "mark":"终止压力递增保持压力测试231809",＞ ① . "table":"eJwBLwDQ/+aVsOaNrumHj+WkquWwkSzml6Dms5Xnu5jlm74hIOW6lOW9k+Wkp+S6jiAxMDI0/eodgA=="＞ }~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~INFO-> 数据量太少,无法绘图! 应当大于 1024
Process finished with exit code 0可以看出QPS和QPS2相差一倍以上，这个比较容易理解，等差数列既视感。下一步会努力实现本地灵活增减压力值和全局任务管理功能，敬请期待！！！
