你好,我是高楼。
从这节课开始,我们就要进入到容量场景的分析了。
在当前的性能市场中,如果你让一个性能人员设计一个容量场景,他可能不知道应该怎么去做,你自己可能也会有一些茫然。因为设计容量场景需要的前提条件太多了,很多人都会觉得无从下手。
虽然我们前面在第5讲中已经描述了容量场景的大致内容,但仍然不够详细,并且可能不足以引起你的重视,而容量场景的重要性又让我们不能轻视它。所以,这节课我将带你来看一下容量场景中的各个关键点,以便让你在设计和执行容量场景时,不会那么盲目。
首先是目标,你要记住,容量场景一定要有目标。如果做容量场景没有目标,那就是没有结束时间点的。因此,我在写性能方案那一讲时,特别提到了性能项目的目标。
关于容量场景,我写的目标是“达到系统的最佳运行状态”。而这样的目标很显然在一个项目中是不够具体的。如果你想更具体,就需要把一个系统的最大容量很具体地写出来。
请你注意,在很多性能项目中,由于给出的容量场景目标不够具体,或者是存在“只给出最大TPS而不给业务模型”这样的流氓需求,导致容量场景的执行犹如无根之水,想往哪流往哪流,这肯定是不行的。
那一个容量场景的目标怎样才算具体呢?我给你举一个例子,比如说“系统容量要求达到1000TPS”,这个1000TPS是一个总值,它还会被细分到各个业务上,这就用到了对应的业务模型。那么这个“1000TPS”就是我们的总体指标,也就是容量场景的目标。而它对应的业务模型就应该是这个样子的(下表为示例):
但是,这里只有比例,没有指标,也是不行的,因为没有结束的标准。所以,我们还要对容量目标有一个精准界定(下表为示例):
这样,我们不仅有了比例,还有了优化和项目结束的目标,这样的容量场景目标就非常具体了。
刚才我们讲到,容量场景要在一个确定的业务模型下执行,同时我们也在上一段落给出了业务模型的示例。
关于业务模型,我要跟你明确一下:我们在执行容量场景时,要包括所有的并发业务(你可以用接口拼出业务),在一个业务系统中,只有包括了所有的业务接口,才是真正的容量场景。
并且,业务模型的比例要符合生产中的真实业务场景(具体请看第5讲中的业务模型和性能指标部分),也就是说,在容量场景中,业务模型一定要覆盖生产环境中的业务峰值,并且还要覆盖生产环境中的最大资源使用率峰值。
之前我看到有些人直接把每个接口都做了性能测试,然后一个性能项目就算是结束了。这是不合理的,因为一个系统里的接口都是并行的,不会都是串行。
既然业务接口是并行的,那必然要有前后执行的关系,也要有比例关系,这就涉及到了业务模型的来源。
我们在第6讲说过,要想抽取出符合真实业务场景的业务模型,正常的逻辑应该是:先把生产环境中的业务做统计,并给出相应的业务比例,然后把业务比例在压力工具中设置好,并保证结果中的比例和统计出的业务比例一致。
这是对应的流程图,希望你还记得:
请你记住,我们现在努力让所有的业务模型都符合生产模型,是为了在做容量场景时,可以对“生产峰值是否可以支持业务”这个问题给出一个明确的答案。所以,业务模型的来源是至关重要的。
同时,也有人说了,我拿不到生产的数据来做统计怎么办?我觉得,这个真的不是技术问题。如果你的权限不够,你可以向上汇报;如果是公司的系统不支持,你可以协调公司的相关人想办法;如果你又没有数据又没权限又只知道报怨,那只能说你没努力过;如果你努力了,也得不到结果,那就是你公司的相关人,对性能没有足够的认识。
性能行业发展到现在,“业务模型要从生产环境中统计出来”这一点仍然没有在每个公司中深入人心,这也是行业发展的一个悲哀了。
有人说,我这是新系统,没有生产数据怎么办?这也不是完全没招。
首先,每个项目的出现肯定是有业务需求的。如果市场有同类型的业务系统,你可以去找同类型的业务系统数据来做借鉴。通常情况下,每个项目的业务人员,都有同类型业务的经验,让他们给出来就可以。记住,他们只是给你业务需求,技术需求还是需要性能项目的相关人员细化下去。
如果市场上没有同类型的业务系统,也没有可借鉴的数据,我想你可以尝试一下我的做法:在我经历过的项目中,都会有一个项目试运行阶段。因为不敢确定这个系统上线后会是什么样子,所以,我们会先试运行一段时间,以便作出相应的调整。而试运行的数据,就可以拿来借鉴。
如果你说,我们这系统就是没有同类型的系统数据借鉴,也没有试运行阶段,怎么办?那我只能说,你随便压吧,怎么压都对,怎么压也都不对。
现在有一些生产流量复制的工具,它们的目标之一就是为了解决业务模型和生产一致的问题,这是行业正在做的努力。不管我们用什么样的方式,流量复制也好,业务模型统计也好,都是合理的思路和手段。
除此之外,当业务模型具体要配置到容量场景中时,还有一个问题是经常被问到的,那就是怎么用压力工具实现具体的业务比例。关于这一点,你可以在第5讲中得到答案:如果你是用 JMeter 的话,可以使用 Throughput Controller 来控制业务比例。当然,如果你使用的其他工具也有同样的功能,也是可以的。
关于业务模型能不能真正落实到容量场景中,还有一个动作至关重要,那就是在容量场景执行结束之后,你要把场景的结果和业务模型中的比例做环比。如果一致,那就是有效的容量场景;如果不一致,那就从头再来。这个动作你一定不要忘记。
关于容量场景中的数据量级,我希望你记住:容量场景中使用到的参数,尽量不要通过造数据的方式实现。因为我们在容量场景中会用到所有的接口,而这些接口是有上下的业务逻辑关系的,所以,我建议你最好根据业务逻辑做参数传递,而不是通过造数据来做参数化。如果实在没办法实现,再考虑造数据。
同时,我们要考虑好容量场景中需要用到的数据量级。请参考第5讲中的数据准备部分和第7讲中的具体描述。在这里,我只强调几个关键点:
容量场景的参数化数据,一定要和生产中实际用户的使用规则与数据量级保持一致。这一点我强调过很多次,但是仍然有人问我:参数化数据是不是可以用少量的数据,来实现生产级的压力。在这里,我义正言辞地再说一次:不可以!
铺底数据一定要通过计算做相应的缩减,最好能和生产一致。这个缩减怎么来做?我建议你做一下基准场景来比对。怎么比对呢?在压力级别和数据量相同的情况下,统计测试环境和生产环境中的资源使用等各类计数器,看看有什么区别。
关于数据这一块,我主要是这两个忠告,希望你能记住。
我们在第9讲中已经详细描述过全局和定向监控设计策略,这里我就不再重复了。不过,我还要再啰嗦几点,希望能引起你的重视:
首先,全局监控的所有计数器都要和项目级的性能分析决策树对应。关于这一点,理解起来很容易,但是不一定能轻易做到,因为每个监控工具都不够全面,或者说很多监控工具的设计理念都各不相同。
如果你所在的企业,系统是固定的,并且在做不断的演进,那你最好能有自己的监控平台设计理念。我们在第9讲中也说到全局监控来自于架构分析,有了这个逻辑,你才能明白为什么性能和架构的相关性会这么大。
其次,一定要在有了性能瓶颈的方向判断之后再做定向监控。因为分支实在太多,而一开始就蒙定向监控的方向,基本上是蒙不对的。
再次,关于监控工具的选择,请你不要纠结,只要能准确收集计数器的值就可以了,没有哪个工具是必须使用的。
最后一点,在容量场景中,所有的涉及到的业务组件,都要有全局监控的“分段-分层”的覆盖。
在性能分析的具体操作过程中,你会发现,我们对计数器的理解程度和方向的判断有着绝对的关系,比如说,当我们看到us cpu高,就自然地想到要去看用户级的应用栈到底在执行什么代码;当我们看到sy cpu高,首先想到的是去查syscall到底是被谁调用的。
因此,监控这部分的难点在于理解计数器,而要理解计数器就必须理解技术组件的原理。
当你看到一个计数器的值,却不知道下一步要干啥的时候,说明你没有理解这个计数器,这时候你就得补相关的知识了。就像有些不会做饭的人会问,是水开了再打蛋,还是凉水时就打蛋呢?你想想,凉水打蛋的效果是不是惨不忍睹?
我们再来看容量场景中的压力策略。同样是在第5讲中,我强调了在性能场景的压力策略中,有两个关键词:递增、连续。在容量场景中,必须要做到这两点。
可能有人会问,连续比较容易理解,那递增是怎样一个递增法呢?这一点,我们在第10讲的基准场景中就有过描述,我也做过相应的压力线程的计算,在这里我就不重复了。如果你也有类似的疑问,建议你再详细回顾一下。
我要提醒你的是,容量场景中的压力线程可以没有明显的阶梯,但是一定要实现递增。为什么?你想想在生产场景中,真实的用户量级有没有可能一下子就上到峰值用户量级?很显然,这是不现实的嘛!
那如果实现了递增和连续的话,我们在服务端查看的时候,会是什么样的请求趋势呢?我给你一张图感受一下:
从这个图中,你就可以看到压力是在持续递增的,这才是生产的样子。
当然,如果你是为了找瓶颈,想尽快把压力发上去,也可以直接上大压力。当然,这样的场景不是做为结论场景使用的,我们只在性能分析过程中使用一下。
在容量场景的压力策略中,有一个概念经常被讨论到,那就是:集合点。很多人认为它非常有用,但在我看来这并不符合真实的生产场景。
那集合点到底要不要?
有人会说,为了模拟有多个用户同时操作,用集合点不是挺合理的吗?那我就要问一个问题了:压力工具的集合点是在哪里集合的?是在服务端集合的吗?显然不是吧,集合点只能在压力工具这一端集合。而集合的请求经过了CPU的争抢、网络中断的切换、网络传输的快慢、协议的转换等等动作之后,到服务端还集合吗?
再退一步讲,即便在服务端能集合了,服务端能处理超过自身能力的请求数吗?这显然不能吧。
光打嘴仗没有用,我还是放一张图让你感受一下:
这张图就是我在同样的场景中加了集合点之后,统计了服务端的请求日志,然后细化到以20毫秒为粒度看到的结果。你看,请求的趋势其实是断断续续的,对吧?这已经充分说明了“集合点在服务端的表现到底是怎样的”这个问题。
知道了问题的答案,再结合你的具体项目,你可以再仔细考虑一下,你需要的是不是这样的集合点。
在第5讲中,我们提到过启动准则。在很多企业中,这个启动准则只是文档中的条目放在那里,在实际的项目执行中,根本就是毫不理会的。
启动准则其实和项目管理有关,在我经历过的性能项目中,要是不理会启动准则,那么性能项目消耗的过多时间,基本上都是由性能团队来背锅。
你想想,如果满足不了启动条件(比如未定版、功能未开发完成、架构和生产不一致、环境差异性等),就会导致边测边改,这是非常耗时间的,并且要重复做很多次。这样不仅增加了性能项目的成本,还降低了性能人员的价值,同时也体现出项目管理非常混乱的问题。
我能给你的建议是,最好把启动准则仔细看一下,在项目执行过程中,该谁背的锅就由谁来背。如果你愿意背,那就不要在意那些条目。
最后,我们再来看容量场景的协调组织工作。在一些大型的项目中,容量场景涉及到的项目组会比较多,因此,我们要提前确定好每个项目的接口人,以免出现场景跑起来,系统却没人管的情况。
对于一个好的性能项目经理来说,要尽量避免性能执行人员去协调资源、督促解决性能问题这类的事情,因为从权限以及实际情况来看,性能执行人员去协调其他项目组是比较困难的,甚至会得不到支持。
看到这里,你是不是觉得容量场景还挺复杂的?确实是这样。
容量场景不仅技术上有需要关注的点,在管理上,也有需要关注的点。我之所以对容量场景做这么多的描述,是因为容量场景对性能项目来说太重要了。当前的市场上经常提到的全链路压测,其实就是容量场景的一个具体场景。
因此,在这节课中,我把容量场景中重要的地方再给你捊了一遍,希望你能对容量场景重视起来。另外,我想给你一个小提醒,即便是所有的基准场景都执行得很好,容量场景也不是必然会顺畅,所以你要做好心理准备。
这就是今天的全部内容,最后给你留两个思考题吧:
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