Hướng dẫn kiểm tra hiệu suất

Kiểm tra hiệu suất là gì?

Kiểm tra năng suất là một quy trình kiểm thử phần mềm được sử dụng để kiểm tra tốc độ, thời gian phản hồi, độ ổn định, độ tin cậy, khả năng mở rộng và mức sử dụng tài nguyên của ứng dụng phần mềm trong một khối lượng công việc cụ thể. Mục đích chính của kiểm tra hiệu suất là xác định và loại bỏ các tắc nghẽn về hiệu suất trong ứng dụng phần mềm. Nó là một tập hợp con của kỹ thuật hiệu suất và còn được gọi là “Thử nghiệm hoàn hảo”.

Trọng tâm của Kiểm thử Hiệu năng là kiểm tra các khía cạnh sau của một chương trình phần mềm:

• Tốc độ – Xác định xem ứng dụng có phản hồi nhanh hay không
• khả năng mở rộng – Xác định tải người dùng tối đa mà ứng dụng phần mềm có thể xử lý
• Tính ổn định – Xác định xem ứng dụng có ổn định dưới các mức tải khác nhau hay không

Tại sao kiểm tra hiệu suất lại quan trọng?

Các tính năng và chức năng được hỗ trợ bởi một hệ thống phần mềm không phải là mối quan tâm duy nhất. Hiệu năng của một ứng dụng phần mềm, như thời gian phản hồi, độ tin cậy, mức sử dụng tài nguyên và khả năng mở rộng, đều rất quan trọng. Mục tiêu của kiểm thử hiệu năng không phải là tìm lỗi mà là loại bỏ các điểm nghẽn hiệu năng.

Kiểm thử hiệu năng được thực hiện để cung cấp cho các bên liên quan thông tin về ứng dụng của họ liên quan đến tốc độ, độ ổn định và khả năng mở rộng. Quan trọng hơn, kiểm thử hiệu năng giúp phát hiện ra những gì cần được cải thiện trước khi sản phẩm được đưa ra thị trường. Nếu không có kiểm thử hiệu năng, phần mềm có thể gặp phải các vấn đề như chạy chậm khi nhiều người dùng sử dụng đồng thời, không nhất quán trên các hệ điều hành khác nhau và khả năng sử dụng kém.

Kiểm thử hiệu năng xác định xem phần mềm có đáp ứng các yêu cầu về tốc độ, khả năng mở rộng và độ ổn định dưới khối lượng công việc dự kiến ​​hay không. Các ứng dụng được đưa ra thị trường với các chỉ số hiệu năng kém do không có hoặc kiểm thử hiệu năng không đầy đủ có khả năng bị mang tiếng xấu và không đạt được mục tiêu doanh số như mong đợi.

Cũng thế, các ứng dụng quan trọng như các chương trình phóng vào không gian hoặc thiết bị y tế cứu sinh cần được kiểm tra hiệu suất để đảm bảo chúng hoạt động trong thời gian dài mà không bị sai lệch.

Theo Dunn & Bradstreet, 59% công ty Fortune 500 phải trải qua khoảng 1.6 giờ ngừng hoạt động mỗi tuần. Xem xét một công ty Fortune 500 trung bình với tối thiểu 10,000 nhân viên đang trả 56 đô la mỗi giờ, phần lao động của chi phí ngừng hoạt động đối với một tổ chức như vậy sẽ là 896,000 đô la hàng tuần, tương đương hơn 46 triệu đô la mỗi năm.

Chỉ một Thời gian ngừng hoạt động 5 phút của Google.com (19/13/XNUMX) ước tính khiến gã khổng lồ tìm kiếm phải trả giá bằng $ 545,000.

Ước tính các công ty đã mất doanh thu trị giá... $ 1100 mỗi giây do gần đây Amazon Dịch vụ Web ngừng hoạt động.

Do đó, kiểm tra hiệu suất là quan trọng. Để giúp bạn trong quá trình này, hãy xem danh sách công cụ kiểm tra hiệu suất.

Các loại kiểm tra hiệu suất

Có sáu loại kiểm thử hiệu suất chủ yếu trong kiểm thử phần mềm, được giải thích dưới đây.

• Kiểm tra tải – kiểm tra khả năng hoạt động của ứng dụng dưới mức tải dự kiến ​​của người dùng. Mục tiêu là xác định các điểm nghẽn về hiệu suất trước khi ứng dụng phần mềm đi vào hoạt động.
• Bài kiểm tra về áp lực – liên quan đến việc thử nghiệm một ứng dụng với khối lượng công việc cực lớn để xem cách ứng dụng xử lý lưu lượng truy cập hoặc xử lý dữ liệu cao. Mục tiêu là xác định điểm đột phá của ứng dụng.
• Kiểm tra độ bền - Việc này được thực hiện để đảm bảo phần mềm có thể xử lý tải trọng dự kiến ​​trong thời gian dài. Nó giúp phát hiện các vấn đề như rò rỉ bộ nhớ và cạn kiệt tài nguyên chỉ xuất hiện trong quá trình hoạt động liên tục.
• Thử nghiệm đột biến – Kiểm tra phản ứng của phần mềm đối với các đột biến lớn về tải do người dùng tạo ra. Không giống như kiểm tra khả năng chịu tải, kiểm tra đột biến tập trung cụ thể vào cách hệ thống xử lý và phục hồi sau các đợt tăng đột biến lưu lượng truy cập ngắn hạn và mạnh.
• Kiểm tra số lượng – Quá trình này bao gồm việc điền một lượng lớn dữ liệu vào cơ sở dữ liệu và giám sát hoạt động tổng thể của hệ thống phần mềm. Mục tiêu là kiểm tra hiệu suất của ứng dụng phần mềm dưới các mức tải dữ liệu khác nhau.
• Kiểm thử khả năng mở rộng – Nó giúp xác định hiệu quả của ứng dụng phần mềm trong việc "mở rộng quy mô" để hỗ trợ sự gia tăng tải người dùng. Điều này giúp lập kế hoạch bổ sung dung lượng cho hệ thống phần mềm của bạn.

Các vấn đề về hiệu suất thường gặp

Hầu hết các vấn đề về hiệu năng đều xoay quanh tốc độ, thời gian phản hồi, thời gian tải và khả năng mở rộng kém. Tốc độ thường là một trong những thuộc tính quan trọng nhất của một ứng dụng. Một ứng dụng chạy chậm sẽ mất đi người dùng tiềm năng. Kiểm thử hiệu năng đảm bảo ứng dụng chạy đủ nhanh để giữ sự chú ý và hứng thú của người dùng. Sau đây là những vấn đề hiệu năng phổ biến mà tốc độ là yếu tố thường xuyên ảnh hưởng:

• Thời gian tải lâu – Thời gian tải thường là thời gian ban đầu cần thiết để một ứng dụng khởi động. Thời gian này nói chung nên được giữ ở mức tối thiểu. Mặc dù một số ứng dụng không thể tải trong vòng chưa đầy một phút, nhưng thời gian tải nên được giữ dưới vài giây nếu có thể.
• Thời gian phản hồi kém – Thời gian phản hồi là khoảng thời gian từ khi người dùng nhập dữ liệu vào ứng dụng cho đến khi ứng dụng đưa ra phản hồi. Thông thường, thời gian này phải rất nhanh. Nếu người dùng phải chờ quá lâu, họ sẽ mất hứng thú.
• Khả năng mở rộng kém – Một sản phẩm phần mềm có khả năng mở rộng kém khi nó không thể đáp ứng được số lượng người dùng dự kiến ​​hoặc khi nó không đáp ứng đủ phạm vi người dùng. Kiểm tra Tải nên được thực hiện để chắc chắn rằng ứng dụng có thể đáp ứng được số lượng người dùng dự kiến.
• Tắc nghẽn – Các điểm nghẽn là những trở ngại trong hệ thống làm giảm hiệu suất tổng thể của hệ thống. Hiện tượng nghẽn cổ chai xảy ra khi lỗi lập trình hoặc sự cố phần cứng gây ra sự giảm thông lượng dưới một số tải nhất định. Tụt cổ chai thường do một đoạn mã bị lỗi gây ra. Chìa khóa để khắc phục vấn đề nghẽn cổ chai là tìm ra đoạn mã gây ra sự chậm lại và cố gắng sửa chữa nó ở đó. Tắc nghẽn cổ chai thường được khắc phục bằng cách sửa các tiến trình hoạt động kém hiệu quả hoặc bổ sung thêm phần cứng. tắc nghẽn hiệu suất phổ biến là:
  • Sử dụng CPU
  • Sử dụng bộ nhớ
  • Sử dụng mạng
  • Operating Hạn chế của hệ thống
  • Sử dụng đĩa

Cách thực hiện kiểm tra hiệu suất

Phương pháp được áp dụng để kiểm tra hiệu suất có thể khác nhau nhưng mục tiêu của kiểm tra hiệu suất vẫn giống nhau. Nó có thể giúp chứng minh rằng hệ thống phần mềm của bạn đáp ứng các tiêu chí hiệu suất được xác định trước. Hoặc nó có thể giúp so sánh hiệu suất của hai hệ thống phần mềm. Nó cũng có thể giúp xác định các phần trong hệ thống phần mềm của bạn làm giảm hiệu suất của nó.

Dưới đây là quy trình chung về cách thực hiện kiểm thử hiệu năng.

Bước 1) Xác định môi trường thử nghiệm của bạn

Nắm rõ môi trường thử nghiệm vật lý, môi trường sản xuất và các công cụ thử nghiệm hiện có. Hiểu rõ chi tiết về cấu hình phần cứng, phần mềm và mạng được sử dụng trong quá trình thử nghiệm trước khi bắt đầu. Điều này sẽ giúp người kiểm thử tạo ra các bài kiểm thử hiệu quả hơn. Nó cũng giúp xác định những thách thức tiềm ẩn mà người kiểm thử có thể gặp phải trong quá trình kiểm thử hiệu năng.

Bước 2) Xác định tiêu chí chấp nhận hiệu suất

Điều này bao gồm các mục tiêu và ràng buộc về thông lượng, thời gian phản hồi và phân bổ tài nguyên. Cần phải xác định các tiêu chí thành công của dự án ngoài các mục tiêu và ràng buộc này. Người kiểm thử nên được trao quyền thiết lập các tiêu chí và mục tiêu hiệu suất vì thường thì các thông số kỹ thuật của dự án sẽ không bao gồm đủ nhiều loại tiêu chuẩn hiệu suất. Đôi khi thậm chí có thể không có tiêu chuẩn nào cả. Khi có thể, việc tìm một ứng dụng tương tự để so sánh là một cách tốt để thiết lập các mục tiêu hiệu suất.

Bước 3) Lập kế hoạch và kiểm tra hiệu suất thiết kế

Xác định cách thức sử dụng có thể khác nhau giữa các người dùng cuối và xác định các kịch bản chính cần kiểm thử cho tất cả các trường hợp sử dụng có thể xảy ra. Cần phải mô phỏng nhiều người dùng cuối khác nhau, lập kế hoạch dữ liệu kiểm thử hiệu năng và phác thảo các chỉ số sẽ được thu thập.

Bước 4) Cấu hình môi trường kiểm thử

Chuẩn bị môi trường thử nghiệm trước khi thực hiện. Đồng thời, sắp xếp các công cụ và tài nguyên khác. Mô phỏng môi trường sản xuất càng sát càng tốt để đảm bảo kết quả thử nghiệm thực tế và có thể áp dụng được.

Bước 5) Thực hiện thiết kế thử nghiệm

Tạo các bài kiểm tra hiệu suất theo thiết kế bài kiểm tra của bạn.

Bước 6) Chạy thử nghiệm

Thực hiện và theo dõi các bài kiểm tra.

Bước 7) Phân tích, tinh chỉnh và kiểm tra lại

Tổng hợp, phân tích và chia sẻ kết quả kiểm tra. Sau đó, tinh chỉnh và kiểm tra lại để xem hiệu suất có được cải thiện hay giảm sút. Vì sự cải thiện thường giảm dần sau mỗi lần kiểm tra lại, hãy dừng lại khi CPU gây ra hiện tượng nghẽn cổ chai. Khi đó, bạn có thể phải xem xét phương án tăng công suất CPU.

Số liệu kiểm tra hiệu suất: Các thông số được theo dõi

Các thông số cơ bản được theo dõi trong quá trình kiểm tra hiệu suất bao gồm:

• Cách sử dụng bộ xử lý – Khoảng thời gian bộ xử lý dành để thực thi các luồng không ở trạng thái nhàn rỗi.
• Sử dụng bộ nhớ – Lượng bộ nhớ vật lý khả dụng cho các tiến trình trên máy tính.
• Thời gian đĩa – Khoảng thời gian ổ đĩa bận thực hiện yêu cầu đọc hoặc ghi.
• Băng thông - hiển thị số bit trên giây được sử dụng bởi giao diện mạng.
• Byte riêng tư – Đây là số byte mà một tiến trình đã cấp phát nhưng không thể chia sẻ với các tiến trình khác. Chúng được sử dụng để đo lường rò rỉ bộ nhớ và mức độ sử dụng bộ nhớ.
• Bộ nhớ được cam kết – Lượng bộ nhớ ảo được sử dụng.
• Trang bộ nhớ/giây – Số trang được ghi vào hoặc đọc từ đĩa để giải quyết lỗi trang cứng. Lỗi trang cứng xảy ra khi mã không thuộc tập hợp làm việc hiện tại được gọi từ nơi khác và được truy xuất từ ​​đĩa.
• Lỗi trang/giây – Tốc độ tổng thể mà bộ xử lý xử lý các trang lỗi. Điều này xảy ra khi một tiến trình yêu cầu mã từ bên ngoài tập hợp làm việc của nó.
• CPU bị gián đoạn mỗi giây - Số lượng trung bình các ngắt phần cứng mà bộ xử lý nhận và xử lý mỗi giây.
• Độ dài hàng đợi đĩa – Số lượng trung bình các yêu cầu đọc và ghi đang chờ xử lý trên đĩa đã chọn trong một khoảng thời gian lấy mẫu.
• Độ dài hàng đợi đầu ra mạng – Độ dài của hàng đợi gói đầu ra tính bằng gói. Bất cứ giá trị nào lớn hơn hai đều gây ra độ trễ và cần phải ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn.
• Tổng số byte mạng mỗi giây – Tốc độ gửi và nhận byte trên giao diện, bao gồm cả các ký tự khung.
• Thời gian đáp ứng - Khoảng thời gian từ khi người dùng nhập yêu cầu cho đến khi nhận được ký tự đầu tiên của phản hồi.
• Thông lượng – Tốc độ mà máy tính hoặc mạng nhận được yêu cầu mỗi giây.
• Lượng kết nối gộp – số lượng yêu cầu của người dùng được đáp ứng bởi các kết nối gộp. Càng nhiều yêu cầu được đáp ứng bởi các kết nối trong nhóm thì hiệu suất sẽ càng tốt.
• Phiên hoạt động tối đa – số lượng phiên tối đa có thể hoạt động cùng một lúc.
• Tỷ lệ trúng đích – Điều này liên quan đến số lượng SQL các câu lệnh được xử lý bằng dữ liệu được lưu trong bộ nhớ đệm thay vì các thao tác I/O tốn kém. Đây là nơi tốt để bắt đầu giải quyết các vấn đề tắc nghẽn.
• Lượt truy cập mỗi giây – Số lượt truy cập vào máy chủ web trong mỗi giây của quá trình kiểm tra tải.
• Phân đoạn quay lui – lượng dữ liệu có thể khôi phục tại bất kỳ thời điểm nào.
• Khóa cơ sở dữ liệu – việc khóa các bảng và cơ sở dữ liệu cần được theo dõi và điều chỉnh cẩn thận.
• Chờ đợi hàng đầu – Được theo dõi để xác định thời gian chờ nào có thể được rút ngắn khi xử lý tốc độ truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ.
• Số lượng chủ đề – Tình trạng hoạt động của một ứng dụng có thể được đánh giá bằng số lượng luồng đang chạy và đang hoạt động.
• Thu gom rác thải - Quá trình này bao gồm việc trả lại bộ nhớ không sử dụng cho hệ thống. Việc thu gom rác cần được giám sát để đảm bảo hiệu quả.

Ví dụ về các trường hợp kiểm thử kiểm thử hiệu năng

Dưới đây là một số ví dụ về các trường hợp kiểm thử hiệu năng:

• Trường hợp thử nghiệm 01: Hãy đảm bảo thời gian phản hồi không quá 4 giây khi có 1000 người dùng truy cập trang web cùng lúc.
• Trường hợp thử nghiệm 02: Kiểm tra xem thời gian phản hồi của ứng dụng khi hoạt động trong điều kiện tải nặng có nằm trong phạm vi chấp nhận được khi kết nối mạng chậm hay không.
• Trường hợp thử nghiệm 03: Kiểm tra số lượng người dùng tối đa mà ứng dụng có thể xử lý trước khi nó gặp sự cố.
• Trường hợp thử nghiệm 04: Kiểm tra thời gian thực thi cơ sở dữ liệu khi 500 bản ghi được đọc/ghi cùng lúc.
• Trường hợp thử nghiệm 05: Kiểm tra mức sử dụng CPU và bộ nhớ của ứng dụng và máy chủ cơ sở dữ liệu trong điều kiện tải cao điểm.
• Trường hợp thử nghiệm 06: Xác minh thời gian phản hồi của ứng dụng trong điều kiện tải thấp, bình thường, trung bình và nặng.

Trong quá trình thực hiện kiểm tra hiệu suất thực tế, các thuật ngữ mơ hồ như phạm vi chấp nhận được, tải nặng, v.v. được thay thế bằng những con số cụ thể. Các kỹ sư hiệu suất đặt những con số này theo yêu cầu kinh doanh và bối cảnh kỹ thuật của ứng dụng.

Các phương pháp thực hành tốt nhất trong kiểm thử hiệu năng

Tuân thủ các quy trình tốt nhất đã được thiết lập đảm bảo rằng việc kiểm thử hiệu năng mang lại kết quả đáng tin cậy. Những hướng dẫn này giúp các nhóm tránh được những sai lầm thường gặp.

• Mô phỏng môi trường sản xuất – Hãy cấu hình thiết lập thử nghiệm của bạn sao cho càng giống với môi trường sản xuất càng tốt. Sự khác biệt về phiên bản phần cứng hoặc phần mềm có thể dẫn đến kết quả sai lệch.
• Thiết kế các kịch bản thử nghiệm thực tế – Tạo các trường hợp thử nghiệm mô phỏng hành vi thực tế của người dùng, bao gồm thời gian suy nghĩ và số lượng giao dịch đồng thời.
• Sử dụng các chỉ số dựa trên phần trăm – Hãy dựa vào thời gian phản hồi ở phân vị thứ 90 và 95 thay vì chỉ dựa vào giá trị trung bình. Phân vị giúp phát hiện độ trễ ở phần đuôi mà giá trị trung bình có thể che giấu.
• Kiểm tra sớm và liên tục – Tích hợp kiểm thử hiệu năng vào quy trình CI/CD thay vì coi nó là hoạt động ở giai đoạn cuối cùng.
• Ghi chép và xác định kết quả ban đầu – Ghi lại kết quả từ mỗi lần chạy thử nghiệm. So sánh kết quả mới với kết quả cơ sở giúp dễ dàng phát hiện các lỗi suy giảm chất lượng giữa các phiên bản.

Trí tuệ nhân tạo đang thay đổi quá trình kiểm thử hiệu năng như thế nào?

Trí tuệ nhân tạo đang được định hình lại.ping Kiểm thử hiệu năng bằng cách tự động hóa các tác vụ phân tích phức tạp và cho phép khả năng dự đoán. Các công cụ dựa trên AI phân tích dữ liệu lịch sử, phát hiện các mẫu và cung cấp các khuyến nghị hữu ích mà không cần sự can thiệp của con người ở mọi bước.

• Phát hiện bất thường dự đoán – Các thuật toán AI phân tích các chỉ số hiệu năng theo thời gian thực trong quá trình kiểm tra tải và phát hiện các sai lệch trước khi chúng leo thang thành các lỗi nghiêm trọng.
• Phân tích nguyên nhân gốc tự động – Các công cụ hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo (AI) đối chiếu dữ liệu trên các hệ thống phân tán để xác định chính xác các thành phần gây ra hiện tượng suy giảm hiệu năng.
• Tối ưu hóa kiểm thử thông minh – Các mô hình học máy xác định các kịch bản kiểm thử dư thừa và đề xuất cấu hình tối ưu, giảm thời gian thực thi trong khi vẫn duy trì độ bao phủ.
• Các kịch bản kiểm thử tự phục hồi – Trí tuệ nhân tạo (AI) tự động điều chỉnh các kịch bản kiểm thử khi giao diện ứng dụng thay đổi, giúp giảm thiểu chi phí bảo trì cho các bộ kiểm thử hiệu năng.

Công cụ kiểm tra hiệu suất

Trên thị trường hiện có rất nhiều công cụ kiểm thử hiệu năng. Việc lựa chọn công cụ nào để kiểm thử sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại giao thức được hỗ trợ, chi phí bản quyền, yêu cầu phần cứng và khả năng hỗ trợ nền tảng. Dưới đây là danh sách các công cụ kiểm thử phổ biến.

• HP LoadRunner – Đây là một trong những công cụ kiểm thử hiệu năng phổ biến nhất trên thị trường. Công cụ này có khả năng mô phỏng hàng trăm nghìn người dùng, đặt các ứng dụng dưới tải trọng thực tế để xác định hành vi của chúng dưới tải trọng dự kiến. LoadRunner có trình tạo người dùng ảo mô phỏng hành động của người dùng thực tế.
• JMeter – Đây là một trong những công cụ mã nguồn mở hàng đầu được sử dụng để kiểm tra tải cho máy chủ web và ứng dụng. Nó hỗ trợ nhiều giao thức và cung cấp khả năng báo cáo toàn diện.

Câu Hỏi Thường Gặp