Tutorial zum Leistungstest

Was ist Leistungstest?

Performance Testing ist ein Softwaretestprozess, der zum Testen der Geschwindigkeit, Reaktionszeit, Stabilität, Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Ressourcennutzung einer Softwareanwendung unter einer bestimmten Arbeitslast verwendet wird. Der Hauptzweck von Leistungstests besteht darin, Leistungsengpässe in der Softwareanwendung zu identifizieren und zu beseitigen. Es ist eine Teilmenge des Performance Engineering und wird auch als bezeichnet „Perf-Tests“.

Der Schwerpunkt von Leistungstests liegt auf der Überprüfung der folgenden Eigenschaften eines Softwareprogramms:

• Schnelligkeit – Bestimmt, ob die Anwendung schnell reagiert
• Skalierbarkeit – Bestimmt die maximale Benutzerlast, die die Softwareanwendung bewältigen kann.
• Stabilität – Bestimmt, ob die Anwendung unter wechselnden Lasten stabil ist

Warum sind Leistungstests wichtig?

Funktionen und Funktionalität eines Softwaresystems sind nicht der einzige wichtige Aspekt. Auch die Performance einer Softwareanwendung, wie Reaktionszeit, Zuverlässigkeit, Ressourcennutzung und Skalierbarkeit, spielt eine entscheidende Rolle. Ziel von Performance-Tests ist es nicht, Fehler zu finden, sondern Leistungsengpässe zu beseitigen.

Leistungstests liefern den Beteiligten Informationen über Geschwindigkeit, Stabilität und Skalierbarkeit ihrer Anwendung. Noch wichtiger ist, dass sie aufdecken, welche Verbesserungen vor der Markteinführung notwendig sind. Ohne Leistungstests leidet die Software wahrscheinlich unter Problemen wie langsamer Performance bei gleichzeitiger Nutzung durch mehrere Benutzer, Inkonsistenzen auf verschiedenen Betriebssystemen und mangelnder Benutzerfreundlichkeit.

Leistungstests ermitteln, ob Software die Anforderungen an Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Stabilität unter den erwarteten Arbeitslasten erfüllt. Anwendungen, die aufgrund fehlender oder mangelhafter Leistungstests mit schlechten Leistungskennzahlen auf den Markt gebracht werden, riskieren einen schlechten Ruf und verfehlen die erwarteten Verkaufsziele.

Ebenfalls, geschäftskritische Anwendungen B. Weltraumstartprogramme oder lebensrettende medizinische Geräte, sollten auf ihre Leistung getestet werden, um sicherzustellen, dass sie über einen langen Zeitraum ohne Abweichungen funktionieren.

Laut Dunn & Bradstreet haben 59 % der Fortune 500-Unternehmen schätzungsweise 1.6 Stunden Ausfallzeit pro Woche. Wenn man bedenkt, dass ein durchschnittliches Fortune 500-Unternehmen mit mindestens 10,000 Mitarbeitern 56 US-Dollar pro Stunde zahlt, würden die Arbeitskosten für die Ausfallzeit eines solchen Unternehmens 896,000 US-Dollar pro Woche betragen, was mehr als 46 Millionen US-Dollar pro Jahr entspricht.

Nur ein 5 Minuten Ausfallzeit of GoogleDie Übernahme von .com (19. August 13) wird den Suchmaschinenriesen schätzungsweise bis zu ... kosten. $ 545,000.

Es wird geschätzt, dass die Unternehmen Umsatzeinbußen in Höhe von … erlitten haben. 1100 USD pro Sekunde aufgrund eines kürzlich erfolgten Amazon Ausfall des Webdienstes.

Daher sind Leistungstests wichtig. Um Ihnen bei diesem Prozess zu helfen, sehen Sie sich diese Liste an Leistungstest-Tools.

Arten von Leistungstests

Beim Softwaretesten gibt es im Wesentlichen sechs Arten von Leistungstests, die im Folgenden erläutert werden.

• Belastungstest – Überprüft die Fähigkeit der Anwendung, unter der erwarteten Benutzerlast zu funktionieren. Ziel ist es, Leistungsengpässe zu identifizieren, bevor die Softwareanwendung live geht.
• Belastbarkeitstest - Dabei wird eine Anwendung unter extremer Arbeitslast getestet, um zu sehen, wie sie mit hohem Datenverkehr oder hoher Datenverarbeitung umgeht. Das Ziel besteht darin, den Bruchpunkt einer Anwendung zu identifizieren.
• Dauertest – Dies dient dazu, sicherzustellen, dass die Software die erwartete Last über einen längeren Zeitraum bewältigen kann. Es hilft, Probleme wie Speicherlecks und Ressourcenknappheit zu erkennen, die erst im Dauerbetrieb auftreten.
• Spike-Test – Beim Spike-Test wird die Reaktion der Software auf plötzliche, starke Lastspitzen durch Benutzer getestet. Im Gegensatz zum Stresstest konzentriert sich der Spike-Test speziell darauf, wie das System mit kurzen, aber heftigen Lastspitzen umgeht und sich davon erholt.
• Volumenprüfung – Dabei wird eine Datenbank mit einer großen Datenmenge gefüllt und das Verhalten des gesamten Softwaresystems überwacht. Ziel ist es, die Leistung der Softwareanwendung bei unterschiedlichen Datenmengen in der Datenbank zu überprüfen.
• Skalierbarkeitstests – Sie bestimmt die Effektivität der Softwareanwendung bei der Skalierung zur Unterstützung einer erhöhten Benutzerlast. Sie hilft bei der Planung von Kapazitätserweiterungen Ihres Softwaresystems.

Häufige Leistungsprobleme

Die meisten Leistungsprobleme betreffen Geschwindigkeit, Reaktionszeit, Ladezeit und mangelnde Skalierbarkeit. Geschwindigkeit ist oft eines der wichtigsten Merkmale einer Anwendung. Eine langsame Anwendung verliert potenzielle Nutzer. Leistungstests stellen sicher, dass eine Anwendung schnell genug läuft, um die Aufmerksamkeit und das Interesse der Nutzer zu erhalten. Im Folgenden werden häufige Leistungsprobleme aufgeführt, bei denen die Geschwindigkeit ein wiederkehrender Faktor ist:

• Lange Ladezeit – Die Ladezeit ist üblicherweise die Zeit, die eine Anwendung zum Starten benötigt. Diese sollte generell so kurz wie möglich gehalten werden. Auch wenn manche Anwendungen nicht in weniger als einer Minute geladen werden können, sollte die Ladezeit nach Möglichkeit unter wenigen Sekunden liegen.
• Schlechte Reaktionszeit – Die Reaktionszeit ist die Zeitspanne zwischen der Dateneingabe eines Nutzers und der Ausgabe einer Antwort durch die Anwendung. Im Allgemeinen sollte diese sehr kurz sein. Muss ein Nutzer zu lange warten, verliert er das Interesse.
• Schlechte Skalierbarkeit – Ein Softwareprodukt leidet unter schlechter Skalierbarkeit, wenn es die erwartete Anzahl von Benutzern nicht verarbeiten kann oder wenn es nicht einem ausreichend breiten Benutzerspektrum gerecht wird. Load Testing Dies sollte durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Anwendung die erwartete Anzahl von Benutzern verarbeiten kann.
• Engpass – Engpässe sind Hindernisse in einem System, die die Gesamtleistung beeinträchtigen. Ein Engpass entsteht, wenn entweder Programmierfehler oder Hardwareprobleme unter bestimmten Lasten zu einem geringeren Durchsatz führen. Häufig wird ein Engpass durch einen fehlerhaften Codeabschnitt verursacht. Der Schlüssel zur Behebung eines Engpasses liegt darin, den Codeabschnitt zu finden, der die Verlangsamung verursacht, und den Fehler dort zu beheben. Engpässe lassen sich in der Regel beheben, indem entweder ineffizient laufende Prozesse optimiert oder zusätzliche Hardware hinzugefügt wird. häufige Leistungsengpässe sind:
  • CPU-Auslastung
  • Speicherauslastung
  • Netzwerkauslastung
  • Operating Systemeinschränkungen
  • Festplattennutzung

So führen Sie Leistungstests durch

Die für Leistungstests verwendete Methodik kann stark variieren, das Ziel der Leistungstests bleibt jedoch dasselbe. Es kann dabei helfen, nachzuweisen, dass Ihr Softwaresystem bestimmte vordefinierte Leistungskriterien erfüllt. Oder es kann helfen, die Leistung zweier Softwaresysteme zu vergleichen. Es kann auch dabei helfen, Teile Ihres Softwaresystems zu identifizieren, die dessen Leistung beeinträchtigen.

Nachfolgend ist der allgemeine Ablauf zur Durchführung von Leistungstests beschrieben.

Schritt 1) ​​Identifizieren Sie Ihre Testumgebung

Machen Sie sich mit Ihrer physischen Testumgebung, der Produktionsumgebung und den verfügbaren Testwerkzeugen vertraut. Verstehen Sie die Details der verwendeten Hardware-, Software- und Netzwerkkonfigurationen, bevor Sie mit dem Testprozess beginnen. Dies hilft Testern, effizientere Tests zu erstellen und mögliche Herausforderungen während der Leistungstests zu erkennen.

Schritt 2) Identifizieren Sie die Leistungsakzeptanzkriterien

Dies umfasst Ziele und Einschränkungen hinsichtlich Durchsatz, Reaktionszeiten und Ressourcenzuweisung. Zusätzlich müssen Erfolgskriterien für das Projekt definiert werden, die über diese Ziele und Einschränkungen hinausgehen. Tester sollten befugt sein, Leistungskriterien und -ziele festzulegen, da die Projektspezifikationen oft nicht genügend Leistungsbenchmarks enthalten. Manchmal sind sogar gar keine vorhanden. Wenn möglich, ist es hilfreich, eine ähnliche Anwendung zum Vergleich heranzuziehen, um Leistungsziele festzulegen.

Schritt 3) Leistungstests planen und entwerfen

Ermitteln Sie, wie sich die Nutzung voraussichtlich zwischen den Endnutzern unterscheidet, und identifizieren Sie Schlüsselszenarien, die für alle möglichen Anwendungsfälle getestet werden sollen. Es ist notwendig, verschiedene Endnutzer zu simulieren, die Daten für Leistungstests zu planen und festzulegen, welche Kennzahlen erfasst werden sollen.

Schritt 4) Testumgebung konfigurieren

Bereiten Sie die Testumgebung vor der Ausführung vor. Stellen Sie außerdem alle benötigten Tools und Ressourcen bereit. Die Produktionsumgebung sollte so genau wie möglich nachgebildet werden, um realistische und aussagekräftige Testergebnisse zu gewährleisten.

Schritt 5) Testdesign implementieren

Erstellen Sie die Leistungstests entsprechend Ihrem Testdesign.

Schritt 6) Führen Sie die Tests durch

Führen Sie die Tests durch und überwachen Sie sie.

Schritt 7) Analysieren, Optimieren und erneut testen

Fassen Sie die Testergebnisse zusammen, analysieren Sie sie und teilen Sie sie. Optimieren Sie anschließend die Leistung und testen Sie erneut, um festzustellen, ob sich die Performance verbessert oder verschlechtert hat. Da die Verbesserungen mit jedem erneuten Test tendenziell geringer ausfallen, sollten Sie die Tests abbrechen, sobald die CPU den Flaschenhals darstellt. In diesem Fall sollten Sie gegebenenfalls eine Erhöhung der CPU-Leistung in Betracht ziehen.

Leistungstestmetriken: Überwachte Parameter

Zu den grundlegenden Parametern, die während des Leistungstests überwacht werden, gehören:

• Prozessornutzung – Die Zeitspanne, die der Prozessor mit der Ausführung nicht im Leerlauf befindlicher Threads verbringt.
• Speichernutzung – Die Menge an physischem Speicher, die Prozessen auf einem Computer zur Verfügung steht.
• Festplattenzeit – Die Zeitspanne, in der die Festplatte mit der Ausführung einer Lese- oder Schreibanforderung beschäftigt ist.
• Bandbreite - zeigt die Bits pro Sekunde an, die von einer Netzwerkschnittstelle verwendet werden.
• Private Bytes – Die Anzahl der Bytes, die ein Prozess reserviert hat und die nicht mit anderen Prozessen geteilt werden können. Diese Werte werden verwendet, um Speicherlecks und Speichernutzung zu messen.
• Engagiertes Gedächtnis – die Menge des verwendeten virtuellen Speichers.
• Speicherseiten/Sekunde – Die Anzahl der Seiten, die auf die Festplatte geschrieben oder von ihr gelesen werden, um Seitenfehler zu beheben. Seitenfehler treten auf, wenn Code, der nicht zum aktuellen Arbeitsspeicher gehört, von einer anderen Stelle aufgerufen und von der Festplatte geladen wird.
• Seitenfehler/Sekunde – Die Gesamtrate, mit der Fehlerseiten vom Prozessor verarbeitet werden. Dies tritt auf, wenn ein Prozess Code von außerhalb seines Arbeitsspeichers benötigt.
• CPU-Interrupts pro Sekunde – Die durchschnittliche Anzahl der Hardware-Interrupts, die ein Prozessor pro Sekunde empfängt und verarbeitet.
• Länge der Festplattenwarteschlange – Die durchschnittliche Anzahl der Lese- und Schreibanforderungen, die während eines Stichprobenintervalls für die ausgewählte Festplatte in der Warteschlange stehen.
• Länge der Netzwerkausgabewarteschlange – Die Länge der Ausgabepaketwarteschlange in Paketen. Alles über zwei hinaus bedeutet eine Verzögerung, und ein Engpass muss behoben werden.
• Netzwerkbytes insgesamt pro Sekunde – Die Geschwindigkeit, mit der Bytes über die Schnittstelle gesendet und empfangen werden, einschließlich der Rahmenzeichen.
• Reaktionszeit - Die Zeitspanne von der Eingabe einer Anfrage durch einen Benutzer bis zum Empfang des ersten Zeichens der Antwort.
• Durchsatz – Die Rate, mit der ein Computer oder ein Netzwerk Anfragen pro Sekunde empfängt.
• Umfang des Verbindungspoolings – die Anzahl der Benutzeranforderungen, die von gepoolten Verbindungen erfüllt werden. Je mehr Anfragen von Verbindungen im Pool erfüllt werden, desto besser ist die Leistung.
• Maximale aktive Sitzungen – die maximale Anzahl von Sitzungen, die gleichzeitig aktiv sein können.
• Trefferquoten – Dies bezieht sich auf die Anzahl SQL Anweisungen, die von zwischengespeicherten Daten statt von teuren E/A-Operationen verarbeitet werden. Dies ist ein guter Ausgangspunkt zur Lösung von Engpassproblemen.
• Treffer pro Sekunde – Die Anzahl der Zugriffe auf einen Webserver pro Sekunde während eines Lasttests.
• Rollback-Segment – die Datenmenge, die zu jedem Zeitpunkt zurückgesetzt werden kann.
• Datenbanksperren – Das Sperren von Tabellen und Datenbanken muss überwacht und sorgfältig abgestimmt werden.
• Top Wartezeiten – überwacht wird, um festzustellen, welche Wartezeiten bei der Datenabrufgeschwindigkeit aus dem Speicher verkürzt werden können.
• Fadenzahlen – Der Zustand einer Anwendung kann anhand der Anzahl der laufenden und aktuell aktiven Threads gemessen werden.
• Müllabfuhr – Dies beinhaltet die Rückgabe ungenutzten Speichers an das System. Die Speicherbereinigung muss hinsichtlich ihrer Effizienz überwacht werden.

Beispiel für Leistungstest-Testfälle

Nachfolgend finden Sie beispielhafte Testfälle für Leistungstests:

• Testfall 01: Es muss sichergestellt werden, dass die Antwortzeit nicht mehr als 4 Sekunden beträgt, wenn 1000 Benutzer gleichzeitig auf die Website zugreifen.
• Testfall 02: Prüfen Sie, ob die Antwortzeit der Anwendung unter Last bei langsamer Netzwerkverbindung in einem akzeptablen Bereich liegt.
• Testfall 03: Überprüfen Sie die maximale Anzahl von Benutzern, die die Anwendung verarbeiten kann, bevor sie abstürzt.
• Testfall 04: Überprüfen Sie die Datenbankausführungszeit, wenn 500 Datensätze gleichzeitig gelesen/geschrieben werden.
• Testfall 05: Überprüfen Sie die CPU- und Speicherauslastung der Anwendung und des Datenbankservers unter Spitzenlastbedingungen.
• Testfall 06: Überprüfen Sie die Reaktionszeit der Anwendung unter Bedingungen niedriger, normaler, mittlerer und hoher Last.

Während der eigentlichen Ausführung des Leistungstests werden vage Begriffe wie akzeptabler Bereich, hohe Belastung usw. durch konkrete Zahlen ersetzt. Leistungsingenieure legen diese Zahlen entsprechend den Geschäftsanforderungen und der technischen Landschaft der Anwendung fest.

Leistungstests beste Praktiken

Die Einhaltung bewährter Verfahren gewährleistet, dass Leistungstests zuverlässige Ergebnisse liefern. Diese Richtlinien helfen Teams, häufige Fehler zu vermeiden.

• Spiegeln Sie die Produktionsumgebung nach – Konfigurieren Sie Ihre Testumgebung so, dass sie die Produktionsumgebung möglichst genau widerspiegelt. Unterschiede in Hardware- oder Softwareversionen können zu irreführenden Ergebnissen führen.
• Realistische Testszenarien entwerfen – Erstellen Sie Testfälle, die das tatsächliche Benutzerverhalten simulieren, einschließlich Denkzeiten und Mischungen gleichzeitiger Transaktionen.
• Perzentilbasierte Metriken verwenden – Verwenden Sie die Reaktionszeiten im 90. und 95. Perzentil anstatt nur die Durchschnittswerte. Perzentile decken Latenzzeiten am unteren Ende der Verteilung auf, die durch Durchschnittswerte verdeckt werden können.
• Früh und kontinuierlich testen – Integrieren Sie Performance-Tests in die CI/CD-Pipeline, anstatt sie als Aktivität im letzten Schritt zu behandeln.
• Dokument und Ausgangsergebnisse – Protokollieren Sie die Ergebnisse jedes Testlaufs. Der Vergleich der neuen Ergebnisse mit den Ausgangswerten erleichtert das Erkennen von Regressionen zwischen verschiedenen Releases.

Wie KI das Leistungstesten verändert

Künstliche Intelligenz ist Reshaping Leistungstests werden durch die Automatisierung komplexer Analyseaufgaben und die Ermöglichung von Vorhersagefunktionen optimiert. KI-gestützte Tools analysieren historische Daten, erkennen Muster und liefern umsetzbare Handlungsempfehlungen, ohne dass in jedem Schritt menschliches Eingreifen erforderlich ist.

• Prädiktive Anomalieerkennung – KI-Algorithmen analysieren Leistungskennzahlen in Echtzeit während Lasttests und kennzeichnen Abweichungen, bevor diese zu kritischen Ausfällen führen.
• Automatisierte Ursachenanalyse – KI-gestützte Tools korrelieren Daten aus verteilten Systemen, um die genauen Komponenten zu identifizieren, die die Leistungsbeeinträchtigung verursachen.
• Intelligente Testoptimierung – Maschinelle Lernmodelle identifizieren redundante Testszenarien und schlagen optimale Konfigurationen vor, wodurch die Ausführungszeit verkürzt und gleichzeitig die Testabdeckung aufrechterhalten wird.
• Selbstheilungstestskripte – Die KI passt Testskripte an, wenn sich Anwendungsschnittstellen ändern, wodurch der Wartungsaufwand für Performance-Testsuiten reduziert wird.

Tools für Leistungstests

Auf dem Markt ist eine Vielzahl von Performance-Testtools erhältlich. Die Wahl des richtigen Tools hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. den unterstützten Protokollen, den Lizenzkosten, den Hardwareanforderungen und der Plattformunterstützung. Nachfolgend finden Sie eine Liste gängiger Testtools.

• HP LoadRunner - ist eines der beliebtesten Tools für Leistungstests auf dem Markt. Dieses Tool kann Hunderttausende von Benutzern simulieren und Anwendungen unter realen Lasten testen, um ihr Verhalten unter den erwarteten Bedingungen zu ermitteln. LoadRunner verfügt über einen virtuellen Benutzergenerator, der die Aktionen echter menschlicher Benutzer simuliert.
• JMeter - Es handelt sich um eines der führenden Open-Source-Tools für Lasttests von Web- und Anwendungsservern. Es unterstützt mehrere Protokolle und bietet umfangreiche Berichtsfunktionen.

Häufig gestellte Fragen