你好,我是尉刚强。

前面几节课,我们学习了基准测试的相关技术和方法,知道了如何选择合适的性能测试工具。而所有的这些技术和手段,最终目的其实都是为了更好地看护软件的性能,并更好地支撑软件设计与优化。

但实际上,对目标软件的性能测试与看护,是一项工作量投入比较大的软件工程活动。所以在以往的咨询工作中,我就发现有不少的研发团队,虽然他们有做好软件性能看护的意识,可是在实战过程中,由于没有系统方法论的指导,中间很多工作的开展效率会比较低,而且经常会走一些弯路,从而就出现成本与收益不匹配的情况,进一步就会丧失继续投入性能测试与看护的信心。

当然,也有不少的研发团队在项目开发的过程中,并不重视性能测试与看护环节,因此就很容易陷入产品性能恶化的泥潭中不能自拔。

所以,今天我们就一起来好好思考下,怎么样才能更好地实现软件产品的性能看护。

不过我也要说明一点,就是这节课我并不是要讲解具体的工具和技术,而是要帮你建立起高效实施性能测试与看护的核心价值观。这是因为可复用的方法,往往会比具体的工具和技术使用技巧重要许多,它可以帮你把有限的精力用到刀刃上,这样你就可以花费更少的成本获得更佳的性能测试与看护效果。

所以在这节课中,我会给你分享我在之前参与过的众多性能优化项目中,不断摸爬滚打之后提炼总结出来的经验和方法。我把这些经验方法归纳为了三条指导原则,分别是自动化、测试前置、测试驱动。掌握了这三条指导原则以后,你就可以有效地提高性能测试与看护的工作效率了。

那么接下来,我们就从第一条原则“自动化”开始学习吧。

自动化

所谓的自动化,就是把所有重复性的手动工作,尽量交给机器去自动执行,这样就可以把人解放出来,做更有价值的事情。而我们知道,在对软件系统进行性能测试的过程中,中间潜在的繁琐、重复性的工作会非常多,所以如果可以把这部分工作都自动化,就可以大大提高性能测试的效率。

那么接下来,我就通过一个例子,来带你看看如何通过自动化来影响性能测试的效率。

我刚开始参加工作不久,有一段时间主要是负责项目的性能攻关测试工作。在每一轮性能测试的过程中,我都需要同时操作十几台电脑,并在每台电脑上启动一个测试程序,然后记录不同时间段的测试结果,并重新修改测试配置,一直重复这个过程直到完成下一轮的测试。

可是这个过程实在是太麻烦了,所以到后来,我终于下定决心编写了一个测试程序,帮我自动化地进行测试,从而让我省下了很多时间去学习业务代码。

实际上,在进行性能测试的过程中,不仅中间会包含很多像我这样非常繁琐的重复性工作,而且很多时候,有些重复性工作还比较隐蔽,它们会偷偷消耗你的时间,而你还无法及时发现。

所以,在做性能测试的时候,我们如何才能得知哪些环节可能存在重复性工作呢?以及我们应该怎么去避免呢?

其实,这里我们可以直接根据性能测试的各个阶段,来主动规避重复性工作。下面我就给你具体介绍一下。

虽然不同软件产品在性能测试的过程中,获取和准备测试数据的方法都是不一样的,但是中间的大部分工作都应该尽量做到自动化,比如说自动生成数据、通过代码抓取现网数据等。

这里我举一个真实的例子,之前我在测试一个产品的性能时所需要的数据,是从MongoDB中dump出来的JSON文件,但它与性能测试接口的请求格式并不一样。当碰到这种情况时,聪明一点的性能测试人员可能会找一个IDE去批量修改这些数据,但这样依旧会花费很多时间,而且下一次测试还需要再来一次。

那么我认为最佳的方式,就是通过代码来实现这个数据的转换过程,这样一次的代码开发成本,就可以节省下后续很多性能测试中需要的数据处理时间。

其实,不光是按照测试需求来生成数据,在现网中采集数据等环节,也都有很多重复性的工作。就拿这个例子来说,从MongoDB中dump文件也是重复性工作,它也可以做到代码自动化。所以,从项目管理的视角出发,你更应该关注这个阶段的自动化。

其实,在测试环境准备阶段也有很多工作可以自动化,比如测试软件、测试脚本部署、系统环境变量设置等工作,这些都可以通过代码化管理。我就举个简单的例子,比如你可以将测试工具安装标准化到Dockerfile中,然后基于容器化运行,并且将环境变量配置都通过Shell命令来实现,这样就可以使得整个测试环境的准备过程完全自动化,不需要手工操作。

然后就是测试执行阶段,对于基于网络服务的很多性能测试工作来说,你就可以选择上节课我介绍的代码化性能测试工具(如Locust、k6),来更好地支持代码自动化执行。对于很多嵌入式设备来说,定制化的性能测试工具其实也可以朝着自动化逐步演进,这样就不仅可以提升测试效率,还可以降低人力成本。

最后,就是测试结果的记录工作。由于手动记录测试结果比较方便,所以这个环节经常容易被忽视。但在我之前参与的性能测试项目的分析过程中,就出现过不少次因为测试结果记录丢失或者出错,导致整个性能测试返工的情况。

所以对此你也需要注意,如果可以通过代码来实现自动化的话,就可以尽量避免出现这种记录丢失或出错的情况。

总而言之,这里我总结的是在性能测试的过程中,你应该从哪些环节去尽量挖掘可以自动化的点。你在做性能测试的时候,就可以参考这些要点,去寻找和分析那些影响测试效率的重复性工作,并将它们自动化。

接下来,我们继续了解第二条提升性能测试与看护工作效率的指导原则:测试前置。

测试前置

测试前置的意思就是在软件生命周期中,尽早启动性能测试,尽早获取反馈,而不是把性能测试只作为产品发布上线前的最后一个动作。我估计这里你可能要问了:性能测试前置对软件性能看护来说有什么好处呢?下面我就通过一个例子来给你分析下。

很早之前,我参与过一个嵌入式系统的性能主导重构项目,在项目的开发阶段,我们团队就搭建了针对该子系统的基准性能测试工程。虽然这套性能测试工程运行在通用PC上,与真实的嵌入式系统的硬件存在一定差异,但并不妨碍我们通过这套工程,来提前识别出很多系统在设计与实现的过程中潜在的性能问题。

就比如说,你可能也遇到过在代码中添加了SQL操作,引入慢查询的性能问题,而你应该也很清楚,这些问题在软件交付的后期会造成比较大的成本浪费。

所以,也就是从那个时候开始,我在参与接下来的性能优化项目时,就开始思考如何突破在软件后期才开展性能测试的传统思维。后来我发现,其实我们可以把性能测试工作尽快提前和尽量拆小,也就是说将更多的性能测试拆分成组件/服务级的性能测试,与核心模块的单元级性能测试一起来实现。而实现这个过程的指导原则正是测试前置,由此我就推导出了一个性能测试体系,可以帮助我更加高效地对系统进行性能测试与看护。

那么这个体系具体是什么呢?我们来看一张图,这是我总结的性能测试理想架构与传统功能测试理想架构的对比图。

传统功能测试从上到下大致可以分为三层,分别是系统级测试、组件级测试、单元机测试。而你可以看到,在图中的左边,功能测试的呈现层次的是金字塔形,也就是说其理想的软件测试分布规模为:大规模的单元级测试,仅次于单元测试规模的组件或服务级的测试,最后是少量规模的系统级测试。

而性能测试的理想架构如图的右侧所示,我认为应该由少量的系统级性能测试和单元模块级别的性能测试,与尽量多的组件或服务级的性能测试组成。

这是因为,对于全系统级别的性能测试来说,受制于系统的业务复杂性,容易导致测试场景和执行性能测试的成本非常大。就比如说,在我曾经参与的性能测试项目中,有些团队在全系统级别性能测试上投入了很大的精力,但最后的收益并不够理想。

而对于单元模块级别的性能测试(也就是第17讲提到的微基准测试)来说,因为系统中的大部分业务代码并不是热点代码(依据2/8原则),所以对性能影响并不关键的业务逻辑而言,开发性能微基准测试用例的性价比并不是非常高。

补充:这里你要注意,对于一些系统性能的关键模块,比如核心算法模块来说,开发微基准测试其实还是比较有价值的。

那么现在,我们就来探究下为什么组件或服务级性能测试,其分布规模需要是最大的。

实际上,我在第18讲中就提到过,如果将系统级的性能测试指标,分解到组件或服务级的性能测试上,可以降低测试的复杂度和成本,实现以大拆小的效果。而这样做,其实也更容易通过测试前置,更早地识别和发现性能问题(具体的分解方法步骤,你可以再去回顾复习下上节课的知识点)。

但是,目前大部分的软件研发团队,目光只聚焦在系统级的性能测试,而组件或服务级性能测试和单元模块级的性能测试这块是空白的,因此就比较容易陷入到系统级性能测试的各种复杂问题之中,花费很大的成本,但是收益并不高。这就是因为,团队没有采用性能测试前置的原则,去构筑更高效的性能测试体系。

测试驱动

OK,最后一个关键的指导原则就是测试驱动。你应该会想,这是什么意思呢?

在一般情况下,我们都会认为性能测试最主要的目标,就是获取产品的基线性能,这样在基线性能出现恶化的时候,我们就可以第一时间发现问题。那么除此之外,性能测试还有别的用处吗?

事实上,由于软件需求的不断演进和变化,为了保证软件的性能可以长期保持竞争力,我们需要从高性能设计、高性能编码实现、性能调优等多个维度一起入手,而所有这些优化手段都应该基于性能测试来驱动进行

我为什么会得出这样的结论呢?其实在前面的课程中,我也已经多次给你阐述过这个观点。比如在第7讲数据库选型设计中,我提到筛选的依据往往需要基于数据库的性能测试结果;在第2讲并行设计架构模式中,我也讲过需要基于不同业务逻辑的性能测试结果来分解,而不是随便一刀切;第11讲针对数据结构和算法的选择,我也明确点出需要基于性能测试来调整优化才更有效。

所以首先,我们在确定高性能设计的关键决策点时,都应该有针对性地开发性能测试用例,并监控不同软件版本变更后的性能表现差异,这样才可以决策是否需要在软件设计上做调整。

而对于高性能编码实现来说,也是同样的道理。比如核心数据结构和算法的性能,也会随着业务数据的特性和规模改变而发生变化。因此,我们也应该针对这些核心模块,开发微基准测试用例,来监控分析性能的变化趋势。

其实,测试驱动的核心理念,就是在做软件设计优化、编码优化、性能调优的时候,都基于性能测试来驱动优化工作,而不是想当然。

我举个例子。有的研发团队业务数据量规模非常小,查询计算逻辑比较复杂,因此开发人员就主观分析认为,使用Elasticsearch可以提升查询速度,然后就花费比较大的成本将业务数据都迁移到了Elasticsearch中,结果性能也并没有明显的改善。

但其实,如果该研发团队在决定迁移数据之前,先做好性能测试分析工作,可能就会发现这种解决方法并不能提升性能,这样就避免出现收益小且效果不好的情况了。

小结

今天这节课,我给你总结了曾经在很多的性能优化项目中,我实现高效性能测试的实践经验,我把它称之为高效性能看护的核心价值观。那么,在学习完今天的课程后,我希望你就可以借鉴这些经验来观察和思考下,在你的软件性能测试与看护过程中,是否也有一些环节可以改进,以此帮助提升自己的工作效率。

当然,我总结的可能并不全面,所以我更希望你可以在学完课程之后,主动去思考和总结下,在性能测试的过程中还有哪些要点对工作效率也很关键。然后,你可以提炼出一套独立的心得和经验,来指导自己或团队的工作。

思考题

在你参与的性能测试工作过程中,有没有哪些工作也是比较繁琐的,但是又不能很好地进行自动化执行呢?你可以留言分享出来,我们一起交流讨论,看看有没有其他的解决方法。

如果觉得有收获,也欢迎你把今天的内容分享给更多的朋友。