البرنامج التعليمي لاختبار الأداء

ما هو اختبار الأداء؟

اختبار أداء هي عملية اختبار برمجية تستخدم لاختبار السرعة ووقت الاستجابة والاستقرار والموثوقية وقابلية التوسع واستخدام الموارد لتطبيق برمجي تحت عبء عمل معين. الغرض الرئيسي من اختبار الأداء هو تحديد وإزالة اختناقات الأداء في تطبيق البرنامج. إنها مجموعة فرعية من هندسة الأداء وتُعرف أيضًا باسم "اختبار الأداء".

يركز اختبار الأداء على فحص ما يلي في برنامج الحاسوب:

• سرعة – تحديد ما إذا كان التطبيق يستجيب بسرعة
• التوسعة - يحدد الحد الأقصى لحمل المستخدم الذي يمكن لتطبيق البرنامج التعامل معه
• استقرار – تحديد ما إذا كان التطبيق مستقرًا تحت أحمال مختلفة

لماذا يعد اختبار الأداء مهمًا؟

لا تقتصر أهمية اختبار الأداء على الميزات والوظائف التي يدعمها نظام البرمجيات فحسب، بل تشمل أيضاً أداء التطبيق، مثل سرعة الاستجابة، والموثوقية، واستهلاك الموارد، وقابلية التوسع. فالهدف من اختبار الأداء ليس اكتشاف الأخطاء، بل إزالة معوقات الأداء.

يُجرى اختبار الأداء لتزويد أصحاب المصلحة بمعلومات حول تطبيقاتهم فيما يتعلق بالسرعة والاستقرار وقابلية التوسع. والأهم من ذلك، يكشف اختبار الأداء عن جوانب التحسين المطلوبة قبل طرح المنتج في السوق. فبدون اختبار الأداء، من المرجح أن يعاني البرنامج من مشكلات مثل بطء التشغيل عند استخدامه من قبل عدة مستخدمين في وقت واحد، وعدم التوافق بين أنظمة التشغيل المختلفة، وضعف سهولة الاستخدام.

يُحدد اختبار الأداء ما إذا كان البرنامج يفي بمتطلبات السرعة وقابلية التوسع والاستقرار في ظل أحمال العمل المتوقعة. من المرجح أن تكتسب التطبيقات التي تُطرح في السوق بمؤشرات أداء ضعيفة نتيجةً لعدم وجود اختبارات أداء أو ضعفها سمعةً سيئة، وأن تفشل في تحقيق أهداف المبيعات المتوقعة.

أيضا، تطبيقات المهام الحرجة مثل برامج الإطلاق الفضائية أو المعدات الطبية المنقذة للحياة يجب اختبار أدائها للتأكد من أنها تعمل لفترة طويلة دون انحرافات.

وفقًا لـ Dunn & Bradstreet، فإن 59% من شركات Fortune 500 تعاني من توقف العمل لمدة تقدر بنحو 1.6 ساعة أسبوعيًا. وإذا أخذنا في الاعتبار أن متوسط ​​شركة Fortune 500 التي تضم 10,000 آلاف موظف على الأقل تدفع 56 دولارًا في الساعة، فإن جزء العمالة من تكاليف توقف العمل لمثل هذه المنظمة سيبلغ 896,000 ألف دولار أسبوعيًا، وهو ما يترجم إلى أكثر من 46 مليون دولار سنويًا.

فقط توقف لمدة 5 دقائق of Googleتشير التقديرات إلى أن عملية استحواذ شركة جوجل العملاقة على نطاق .com (19 أغسطس 13) ستكلفها ما يصل إلى 545,000 دولار.

تشير التقديرات إلى أن الشركات خسرت مبيعات بقيمة 1100 دولارًا في الثانية بسبب الأخيرة Amazon انقطاع خدمة الويب.

ومن ثم، فإن اختبار الأداء مهم. لمساعدتك في هذه العملية، تحقق من هذه القائمة أدوات اختبار الأداء.

أنواع اختبارات الأداء

هناك ستة أنواع أساسية من اختبارات الأداء في اختبار البرمجيات، والتي سيتم شرحها أدناه.

• اختبار الحمل - يتحقق من قدرة التطبيق على الأداء في ظل أحمال المستخدم المتوقعة. الهدف هو تحديد اختناقات الأداء قبل بدء تشغيل تطبيق البرنامج.
• اختبار الإجهاد - يتضمن اختبار أحد التطبيقات في ظل أعباء العمل الشديدة لمعرفة كيفية تعامله مع حركة المرور العالية أو معالجة البيانات. الهدف هو تحديد نقطة الانهيار للتطبيق.
• اختبار التحمل – يُجرى ذلك للتأكد من قدرة البرنامج على التعامل مع الحمل المتوقع على مدى فترة طويلة. ويساعد في اكتشاف المشكلات مثل تسرب الذاكرة واستنزاف الموارد التي لا تظهر إلا أثناء التشغيل المستمر.
• اختبار سبايك – يختبر هذا النوع من الاختبارات استجابة البرنامج للزيادات المفاجئة والكبيرة في الحمل الناتج عن المستخدمين. وعلى عكس اختبارات الضغط، يركز اختبار الزيادات المفاجئة تحديدًا على كيفية تعامل النظام مع الزيادات الحادة والقصيرة الأمد في حركة البيانات وكيفية تعافيه منها.
• اختبار الحجم – يتضمن ذلك ملء قاعدة بيانات بكمية كبيرة من البيانات ومراقبة سلوك نظام البرمجيات ككل. والهدف هو التحقق من أداء تطبيق البرمجيات في ظل أحجام بيانات متفاوتة.
• اختبار قابلية التوسع – يحدد مدى فعالية تطبيق البرنامج في "التوسع" لدعم زيادة أحمال المستخدمين. ويساعد في تخطيط إضافة سعة إلى نظام البرنامج الخاص بك.

مشاكل الأداء الشائعة

تتمحور معظم مشاكل الأداء حول السرعة، ووقت الاستجابة، ووقت التحميل، وضعف قابلية التوسع. تُعدّ السرعة عادةً من أهمّ سمات التطبيق، فالتطبيق البطيء يفقد المستخدمين المحتملين. يضمن اختبار الأداء تشغيل التطبيق بسرعة كافية للحفاظ على انتباه المستخدم واهتمامه. فيما يلي بعض مشاكل الأداء الشائعة التي تُشكّل فيها السرعة عاملاً متكرراً:

• وقت تحميل طويل – عادةً ما يكون وقت التحميل هو الوقت الأولي الذي يستغرقه التطبيق للبدء. وينبغي عمومًا تقليل هذا الوقت إلى أدنى حد ممكن. في حين أنه من المستحيل تحميل بعض التطبيقات في أقل من دقيقة، إلا أنه ينبغي إبقاء وقت التحميل في حدود بضع ثوانٍ إن أمكن.
• - وقت استجابة ضعيف - زمن الاستجابة هو الوقت الذي يستغرقه التطبيق من لحظة إدخال المستخدم للبيانات حتى ظهور ردّ التطبيق على تلك البيانات. عمومًا، يجب أن يكون هذا الزمن سريعًا جدًا. فإذا اضطر المستخدم للانتظار طويلًا، سيفقد اهتمامه.
• ضعف قابلية التوسع – يعاني منتج البرنامج من ضعف قابلية التوسع عندما لا يتمكن من التعامل مع العدد المتوقع من المستخدمين أو عندما لا يستوعب نطاقًا واسعًا كافيًا من المستخدمين. اختبار الحمل يجب القيام به للتأكد من قدرة التطبيق على التعامل مع العدد المتوقع من المستخدمين.
• الاختناق – تُعرف الاختناقات بأنها عوائق في النظام تُؤدي إلى تدهور أدائه العام. ويحدث الاختناق عندما تتسبب أخطاء البرمجة أو مشاكل الأجهزة في انخفاض الإنتاجية تحت أحمال معينة. غالبًا ما يكون سبب الاختناق هو وجود خلل في جزء واحد من التعليمات البرمجية. يكمن مفتاح حل مشكلة الاختناق في تحديد جزء التعليمات البرمجية المُسبب للتباطؤ ومحاولة إصلاحه. يُعالج الاختناق عادةً إما بإصلاح العمليات بطيئة الأداء أو بإضافة أجهزة إضافية. اختناقات الأداء المشتركة هي:
  • استخدام وحدة المعالجة المركزية
  • استخدام الذاكرة
  • استخدام الشبكة
  • Operaقيود النظام
  • إستخدام القرص

كيفية القيام باختبار الأداء

يمكن أن تختلف المنهجية المعتمدة لاختبار الأداء بشكل كبير، ولكن الهدف من اختبارات الأداء يظل كما هو. يمكن أن يساعد في إثبات أن نظام البرنامج الخاص بك يفي بمعايير أداء معينة محددة مسبقًا. أو يمكن أن يساعد في مقارنة أداء نظامين برمجيين. يمكن أن يساعد أيضًا في تحديد أجزاء نظام البرنامج الخاص بك والتي تؤدي إلى انخفاض أدائه.

فيما يلي عملية عامة حول كيفية إجراء اختبار الأداء.

الخطوة 1) تحديد بيئة الاختبار الخاصة بك

تعرّف على بيئة الاختبار المادية، وبيئة الإنتاج، وأدوات الاختبار المتاحة. افهم تفاصيل تكوينات الأجهزة والبرامج والشبكة المستخدمة أثناء الاختبار قبل البدء بعملية الاختبار. سيساعد ذلك المختبرين على إنشاء اختبارات أكثر كفاءة، كما سيساعدهم على تحديد التحديات المحتملة التي قد يواجهونها أثناء إجراءات اختبار الأداء.

الخطوة 2) تحديد معايير قبول الأداء

يشمل ذلك أهدافًا وقيودًا تتعلق بالإنتاجية، وأوقات الاستجابة، وتخصيص الموارد. من الضروري أيضًا تحديد معايير نجاح المشروع خارج نطاق هذه الأهداف والقيود. ينبغي تمكين المختبرين من وضع معايير وأهداف الأداء، لأن مواصفات المشروع غالبًا لا تتضمن مجموعة واسعة كافية من معايير الأداء، وقد لا تتضمن أي معايير على الإطلاق. عند الإمكان، يُعدّ إيجاد تطبيق مشابه للمقارنة به طريقة جيدة لوضع أهداف الأداء.

الخطوة 3) تخطيط وتصميم اختبارات الأداء

حدد كيفية اختلاف الاستخدام بين المستخدمين النهائيين، وحدد السيناريوهات الرئيسية لاختبار جميع حالات الاستخدام المحتملة. من الضروري محاكاة مجموعة متنوعة من المستخدمين النهائيين، وتخطيط بيانات اختبار الأداء، وتحديد المقاييس التي سيتم جمعها.

الخطوة الرابعة: تهيئة بيئة الاختبار

قم بتجهيز بيئة الاختبار قبل التنفيذ. جهّز الأدوات والموارد الأخرى. اجعل بيئة الاختبار مطابقة لبيئة الإنتاج قدر الإمكان لضمان واقعية نتائج الاختبار وقابليتها للتنفيذ.

الخطوة 5) تنفيذ تصميم الاختبار

قم بإنشاء اختبارات الأداء وفقًا لتصميم الاختبار الخاص بك.

الخطوة 6) تشغيل الاختبارات

تنفيذ ومراقبة الاختبارات.

الخطوة 7) التحليل والضبط وإعادة الاختبار

قم بتجميع نتائج الاختبارات وتحليلها ومشاركتها. ثم قم بضبطها بدقة وأعد الاختبار لمعرفة ما إذا كان هناك تحسن أو تراجع في الأداء. بما أن التحسينات تتضاءل عادةً مع كل إعادة اختبار، فتوقف عندما يكون سبب الاختناق هو وحدة المعالجة المركزية. عندها قد تحتاج إلى النظر في خيار زيادة قدرة وحدة المعالجة المركزية.

مقاييس اختبار الأداء: مراقبة المعلمات

تتضمن المعلمات الأساسية التي تتم مراقبتها أثناء اختبار الأداء ما يلي:

• استخدام المعالج – مقدار الوقت الذي يقضيه المعالج في تنفيذ الخيوط غير الخاملة.
• استخدام الذاكرة – مقدار الذاكرة الفعلية المتاحة للعمليات على جهاز الكمبيوتر.
• وقت القرص – مقدار الوقت الذي يكون فيه القرص مشغولاً بتنفيذ طلب قراءة أو كتابة.
• عرض النطاق - يعرض البتات في الثانية التي تستخدمها واجهة الشبكة.
• بايتات خاصة – عدد البايتات التي خصصها أحد العمليات والتي لا يمكن مشاركتها بين العمليات الأخرى. تُستخدم هذه البيانات لقياس تسرب الذاكرة واستخدامها.
• الذاكرة الملتزمة – مقدار الذاكرة الافتراضية المستخدمة.
• صفحات الذاكرة/الثانية – عدد الصفحات التي تُكتب إلى القرص أو تُقرأ منه لحل أخطاء الصفحات الصعبة. تحدث أخطاء الصفحات الصعبة عندما يتم استدعاء جزء من التعليمات البرمجية ليس من مجموعة العمل الحالية من مكان آخر واسترجاعه من القرص.
• أخطاء الصفحة / ثانية - المعدل الإجمالي لمعالجة صفحات الأخطاء بواسطة المعالج. يحدث هذا عندما تتطلب عملية ما رمزًا من خارج مجموعة العمل الخاصة بها.
• مقاطعات وحدة المعالجة المركزية في الثانية – متوسط ​​عدد مقاطعات الأجهزة التي يتلقاها المعالج ويعالجها كل ثانية.
• طول قائمة انتظار القرص – متوسط ​​عدد طلبات القراءة والكتابة التي تم وضعها في قائمة الانتظار للقرص المحدد خلال فترة أخذ العينات.
• طول قائمة انتظار إخراج الشبكة – طول قائمة انتظار حزم الإخراج بالحزم. أي شيء يزيد عن اثنين يعني تأخيرًا، ويجب إيقاف الاختناق.
• إجمالي بايت الشبكة في الثانية – معدل إرسال واستقبال البايتات على الواجهة بما في ذلك أحرف التأطير.
• وقت الاستجابة - الوقت المستغرق من لحظة إدخال المستخدم للطلب حتى استلام أول حرف من الاستجابة.
• الإنتاجية - معدل تلقي جهاز الكمبيوتر أو الشبكة للطلبات في الثانية الواحدة.
• كمية تجمع الاتصالات – عدد طلبات المستخدمين التي يتم تلبيتها بواسطة الاتصالات المجمعة. كلما زاد عدد الطلبات التي تمت تلبيتها بواسطة الاتصالات في التجمع، كلما كان الأداء أفضل.
• الحد الأقصى للجلسات النشطة – الحد الأقصى لعدد الجلسات التي يمكن تفعيلها في وقت واحد.
• نسب الإصابة – يتعلق هذا بعدد SQL العبارات التي يتم التعامل معها من خلال البيانات المخزنة مؤقتًا بدلاً من عمليات الإدخال/الإخراج المكلفة. وهذا مكان جيد للبدء في حل مشكلات الاختناق.
• عدد الزيارات في الثانية - عدد الزيارات على خادم الويب خلال كل ثانية من اختبار التحميل.
• قطاع التراجع – كمية البيانات التي يمكن التراجع عنها في أي وقت.
• أقفال قاعدة البيانات – يجب مراقبة وضبط قفل الجداول وقواعد البيانات بعناية.
• أعلى الإنتظار – تتم مراقبتها لتحديد أوقات الانتظار التي يمكن تقليلها عند التعامل مع سرعة استرجاع البيانات من الذاكرة.
• عدد الخيوط – يمكن قياس صحة التطبيق من خلال عدد الخيوط التي تعمل والنشطة حاليًا.
• جمع القمامة – يتضمن ذلك إعادة الذاكرة غير المستخدمة إلى النظام. يجب مراقبة عملية جمع البيانات المهملة لضمان كفاءتها.

مثال على حالات اختبار اختبار الأداء

فيما يلي أمثلة على حالات اختبار الأداء:

• حالة الاختبار 01: تأكد من أن وقت الاستجابة لا يتجاوز 4 ثوانٍ عندما يقوم 1000 مستخدم بالوصول إلى الموقع الإلكتروني في وقت واحد.
• حالة الاختبار 02: تحقق من أن وقت استجابة التطبيق تحت الحمل يقع ضمن نطاق مقبول عندما يكون اتصال الشبكة بطيئًا.
• حالة الاختبار 03: تحقق من الحد الأقصى لعدد المستخدمين الذين يمكن للتطبيق التعامل معهم قبل أن يتعطل.
• حالة الاختبار 04: التحقق من وقت تنفيذ قاعدة البيانات عند قراءة/كتابة 500 سجل في وقت واحد.
• حالة الاختبار 05: تحقق من استخدام وحدة المعالجة المركزية والذاكرة للتطبيق وخادم قاعدة البيانات في ظل ظروف ذروة التحميل.
• حالة الاختبار 06: التحقق من وقت استجابة التطبيق في ظل ظروف التحميل المنخفضة والعادية والمتوسطة والثقيلة.

أثناء تنفيذ اختبار الأداء الفعلي، يتم استبدال المصطلحات الغامضة مثل النطاق المقبول والحمل الثقيل وما إلى ذلك بأرقام ملموسة. يحدد مهندسو الأداء هذه الأرقام وفقًا لمتطلبات العمل والمشهد الفني للتطبيق.

اختبار الأداء أفضل الممارسات

يضمن اتباع أفضل الممارسات المعتمدة أن يقدم اختبار الأداء نتائج موثوقة. وتساعد هذه الإرشادات الفرق على تجنب الأخطاء الشائعة.

• محاكاة بيئة الإنتاج – قم بضبط إعدادات الاختبار لتعكس بيئة الإنتاج بأكبر قدر ممكن من الدقة. قد تؤدي الاختلافات في إصدارات الأجهزة أو البرامج إلى نتائج مضللة.
• تصميم سيناريوهات اختبار واقعية – قم بإنشاء حالات اختبار تحاكي سلوك المستخدم الفعلي، بما في ذلك أوقات التفكير ومزيج المعاملات المتزامنة.
• استخدم المقاييس القائمة على النسب المئوية – اعتمد على أوقات الاستجابة عند المئين التسعين والخامس والتسعين بدلاً من المتوسطات فقط. تكشف المئينيات عن زمن الاستجابة المتأخر الذي قد تخفيه المتوسطات.
• اختبر مبكراً وبشكل مستمر – قم بدمج اختبار الأداء في مسار التكامل المستمر/التسليم المستمر بدلاً من التعامل معه كنشاط في المرحلة النهائية.
• توثيق النتائج الأساسية – سجّل نتائج كل عملية اختبار. تسهل مقارنة النتائج الجديدة بالنتائج الأساسية اكتشاف أي تراجع في الأداء بين الإصدارات.

كيف يُحدث الذكاء الاصطناعي تحولاً في اختبار الأداء

الذكاء الاصطناعي هو إعادة تشكيلping اختبار الأداء من خلال أتمتة مهام التحليل المعقدة وتمكين القدرات التنبؤية. تقوم الأدوات المدعومة بالذكاء الاصطناعي بتحليل البيانات التاريخية، واكتشاف الأنماط، وتقديم توصيات قابلة للتنفيذ دون الحاجة إلى تدخل بشري في كل خطوة.

• الكشف التنبؤي عن الحالات الشاذة – تقوم خوارزميات الذكاء الاصطناعي بتحليل مقاييس الأداء في الوقت الفعلي أثناء اختبارات التحميل، وتحدد الانحرافات قبل أن تتفاقم إلى حالات فشل حرجة.
• تحليل الأسباب الجذرية الآلي – تقوم الأدوات المدعومة بالذكاء الاصطناعي بربط البيانات عبر الأنظمة الموزعة لتحديد المكونات الدقيقة التي تسبب تدهور الأداء.
• تحسين الاختبار الذكي – تحدد نماذج التعلم الآلي سيناريوهات الاختبار الزائدة وتقترح التكوينات المثلى، مما يقلل وقت التنفيذ مع الحفاظ على التغطية.
• نصوص اختبار ذاتية الإصلاح – يقوم الذكاء الاصطناعي بتكييف نصوص الاختبار عند تغيير واجهات التطبيق، مما يقلل من تكاليف الصيانة الإضافية لمجموعات اختبار الأداء.

أدوات اختبار الأداء

تتوفر في السوق مجموعة واسعة من أدوات اختبار الأداء. يعتمد اختيار الأداة المناسبة للاختبار على عدة عوامل، مثل أنواع البروتوكولات المدعومة، وتكلفة الترخيص، ومتطلبات الأجهزة، ودعم النظام الأساسي. فيما يلي قائمة بأدوات الاختبار الشائعة الاستخدام.

• اتش بي لود رانر - يُعدّ هذا البرنامج من أكثر أدوات اختبار الأداء شيوعًا في السوق. فهو قادر على محاكاة مئات الآلاف من المستخدمين، وتعريض التطبيقات لأحمال واقعية لتحديد سلوكها في ظل الأحمال المتوقعة. بي. يحتوي على مولد مستخدم افتراضي يحاكي تصرفات المستخدمين البشريين المباشرين.
• JMeter - إحدى الأدوات الرائدة مفتوحة المصدر المستخدمة لاختبار تحميل خوادم الويب والتطبيقات. تدعم بروتوكولات متعددة وتوفر إمكانيات إعداد تقارير شاملة.

الأسئلة الشائعة