构建高性能WEB站点之 吞吐率、吞吐量、TPS、性能测试

内容参考： 构建高性能WEB站点.pdf

1、吞吐率

咱们通常使用单位时间内服务器处理的请求数来描述其并发处理能力。称之为吞吐率（Throughput），单位是 “req/s”。吞吐率特指Web服务器单位时间内处理的请求数。

好比Apache 的 mod_status 模块提供的以下统计

 

 

 

另外一种描述，吞吐率是，单位时间内网络上传输的数据量，也能够指单位时间内处理客户请求数量。它是衡量网络性能的重要指标。一般状况下，吞吐率“字节数/秒”来衡量。固然你也能够用“请求数/秒”和“页面数/秒”来衡量。其实无论一个请求仍是一个页面，它的本质都是在网络上传输的数据，那么用来表述数据的单位就是字节数。

2、吞吐量

吞吐量，是指在一次性能测试过程当中网络上传输的数据量的总和。

　　对于交互式应用来讲，吞吐量指标反映的是服务器承受的压力，在容量规划的测试中，吞吐量是一个重点关注的指标，由于它可以说明系统级别的负载能力，另外，在性能调优过程当中，吞吐量指标也有重要的价值。如一个大型工厂，他们的生产效率与生产速度很快，一天生产10W吨的货物，结果工厂的运输能力不行，就两辆小型三轮车一天拉2吨的货物，比喻有些夸张，但我想说明的是这个运输能力是整个系统的瓶颈。

　　提示，用吞吐量来衡量一个系统的输出能力是极其不许确的，用个最简单的例子说明，一个水龙头开一天一晚上，流出10吨水；10个水龙头开1秒钟，流出0.1吨水。固然是一个水龙头的吞吐量大。你能说1个水龙头的出水能力是10个水龙头的强？因此，咱们要加单位时间，看谁1秒钟的出水量大。这就是吞吐率。

3、事务，TPS(Transaction Per second)

就是用户某一步或几步操做的集合。不过，咱们要保证它有一个完整意义。好比用户对某一个页面的一次请求，用户对某系统的一次登陆，淘宝用户对商品的一次确认支付过程。这些咱们均可以看做一个事务。那么如何衡量服务器对事务的处理能力。又引出一个概念----TPS

每秒钟系统可以处理事务或交易的数量，它是衡量系统处理能力的重要指标。

点击率能够看作是TPS的一种特定状况。点击率更能体现用户端对服务器的压力。TPS更能体现服务器对客户请求的处理能力。

每秒钟用户向web服务器提交的HTTP请求数。这个指标是web 应用特有的一个指标；web应用是“请求-响应”模式，用户发一个申请，服务器就要处理一次，因此点击是web应用可以处理的交易的最小单位。若是把每次点击定义为一个交易，点击率和TPS就是一个概念。容易看出，点击率越大。对服务器的压力也越大，点击率只是一个性能参考指标，重要的是分析点击时产生的影响。

须要注意的是，这里的点击不是指鼠标的一次“单击”操做，由于一次“单击”操做中，客户端可能向服务器发现多个HTTP请求。

4、吞吐量、吞吐率的意义

• 吞吐量的限制是性能瓶颈的一种重要表现形式，所以，有针对地对吞吐量设计测试，能够协助尽快定位到性能冰晶所在的位置
• 80%系统的性能瓶颈都是由吞吐量制约
• 并发用户和吞吐量瓶颈之间存在必定的关联
• 经过不断增长并发用户数和吞吐量观察系统的性能瓶颈。而后，从网络、数据库、应用服务器和代码自己4个环节肯定系统的性能瓶颈。

5、吞吐率和压力测试

单从定义来看，吞吐率描述了服务器在实际运行期间单位时间内处理的请求数，然而，咱们更加关心的是服务器并发处理能力的上限，也就是单位时间内服务器可以处理的最大请求数，即最大吞吐率。

因此咱们广泛使用“压力测试”的方法，经过模拟足够多数目的并发用户，分别持续发送必定的HTTP请求，并统计测试持续的总时间，计算出基于这种“压力”下的吞吐率，即为一个平均计算值

！！注意

• 在Web服务器的实际工做中，其处理的HTTP请求一般包括对不少不一样资源的请求，也就是请求不一样的URL， 好比这些请求有的是获取图片，有的是获取动态内容，显然服务器处理这些请求所花费的时间各不相同，而这些请求的不一样时间组成比例又是不肯定的。这就是实际状况下的吞吐率。

• 因此，咱们 对于同一个特定有表明性的请求进行压力测试，而后对多个请求的吞吐率按照比例计算加权平均值。

• Web服务器并发能力强弱的关键即是在于如何计算针对不一样的请求性质来设计最优并发策略。在必定程度上使得Web服务器的性能没法充分发挥，这很容易理解，就像银行对不一样业务设立不一样的窗口同样，这些窗口的服务员分别熟悉本身的窗口业务。能够未不一样的客户分别快速办理业务，可是若是让这些窗口均可以办理全部业务，也就是客户能够去任何窗口办理任何业务，那会是怎么样呢？没有几个银行业务员会对全部业务都轻车熟路，这样势必会影响到总体的业务办理速度。

6、压力测试的前提

吞吐率性能测试的前提

• 并发用户数
• 总请求数
• 请求资源描述

压力测试的描述通常包括两个部分，即并发用户数和总请求数，也就是模拟多少用户同时向服务器发送多少请求。

请求性质则是对请求的URL所表明的资源的描述，好比1KB大小的静态文件，或者包含10次数据库查询的动态内容等。

一、 并发用户数

并发用户数就是指在某一时刻同时向服务器发送请求的用户总数。

假如100个用户同时向服务器分别进行10次请求，与1个用户向服务器连续进行1000次请求。两个的效果同样么？

一个用户向服务器连续进行1000次请求的过程当中，任什么时候刻服务器的网卡接受缓存区中只有来自该用户的1个请求，而100个用户同时向服务器分别进行10次请求的过程当中，服务器网卡接收缓冲区中最多有100个等待处理的请求，显然这时候服务器的压力更大。

常常有人说某个Web服务器能支持多少并发数，除此以外没有任何上下文，这让不少人摸不着头脑，人们经常把并发用户数和吞吐率混淆，他们并非一回事。

一个服务器最多支持多少并发用户数呢？

 

 

 

咱们能够说，这个柜台支持的最大并发数为10，由于刚好在这个并发数下，柜台业务开展的很是成功。顾客们都对服务时间很是满意，而此时表明业务办理次数的柜台吞吐率也比较高，商场和顾客们实现共赢。

可见，一般所讲的最大并发数是有必定利益前提的，那就是服务器和用户双方所期待的最大收益，服务器但愿支持高并发数及高吞吐率，而用户无论那么多，只但愿等待较少的时间，或者获得更快的下载速度。

因此得出最大并发数的意义，在于了解服务器的承载能力，而且结合用户规模考虑适当的扩展方案。

对于同一域名下URL的并发下载数是有最大限制的，具体限制视浏览器的不一样而不一样。 一个真实的用户可能会给服务器带来两个或更多的并发用户的压力，一些高明的用户还能够经过一些方法来修改浏览器的并发数限制。

 

 

 

 

 

 

二、请求等待时间

• 用户平均请求等待时间
• 服务器平均请求处理时间

用户平均请求等待时间主要用户衡量服务器在必定并发用户数的状况下，对于单个用户的服务质量 服务器平均请求处理时间与前者相比，则用户衡量服务器的总体服务质量，它其实就是吞吐率的倒数。

7、压力测试

Apache 附带的ab，ab能够直接在web服务器本地发起测试请求。

 

 

 

一、吞吐率随并发用户数变化的曲线图

 

 

二、服务器平均请求处理时间随并发用户数变化的曲线图
当并发用户数超过150 以后，请求的平均等待时间大幅度增长，当并发用户达到200后，等待时间开始急剧增长。

 

 

 

三、用户平均请求等待时间随并发用户数变化的曲线图

 

 

8、总结

针对，吞吐量，吞吐率，TPS的测试，都须要指明单位时间。

以上测试忽略服务器硬件配置，因此性能测试结果也不侧重于它的绝对值意义，咱们的目的是探讨如何测量性能以及如何根据不一样的场景来优化性能。

以上测试使用硬件为

CPU： Intel(R) Xeon(R) CPU 1.60GHz 内存：4GB 硬盘转速： 15kr/min

以上几个指标的测试，主要是为了提高服务器的处理效率，为构建高可用的Web站点作准备。