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压力测试系统资源恢复期的评测方法研究3800字
压力测试系统资源恢复期的评测方法研究3800字 2.关键技术 2.1 压力测试性能指标 在压力测试中，服务器资源中主要被关注的CPU利用率、可用内存、磁盘IO 和网络吞吐量。其中，CPU利用率是指在操作系统之上运行程序时CPU的占用情况 的状态，一般用百分比表示，是一个动态值。CPU利用率越高，说明操作系统之 上运行的进程越多，反之较少[3]；可用内存是指物理内存大小与操作系统以及 所有默认启动程序稳定运行后占据的内存大小的差值，可用内存是一个绝对值， 是实际能够提供给应用程序调用的内存大小[4]；
磁盘IO是指磁盘控制器向磁盘 发出一次读/写指令，给出开始扇区的地址和向后连续读/写的扇区的个数，想给 出扇区读/写数据的过程[5]。网络吞吐量是指单位之间内系统处理的客户请求的 数量，该指标直接体软件系统的[性能承载能力[6]。
2.2 相关概念 本文通过应用置信区间判定系统资源稳定期，置信区间的计算主要用到标准 差、抽样平均误差、置信度等相关手段。其中标准差是概率统计中最常使用作为 统计分布程度上的测量。标准差定义为方差的算术平方根，反映组内个体间的离 散程度；
方差是描述一个随机变量的离散程度的数学度量，即该变量距离其期望 值的距离；
抽样平均误差是反映抽样误差一般水平的指标，它的实质含义是指抽 样平均数（或成数）的标准差。即它反映了抽样指标与总体指标的平均离差程度；
置信度指特定个体对待特定命题真实性相信的程度.也就是概率是对个人信念合 理性的量度。在中，一个概率样本的置信区间是对这个样本的某个总体参数的区 间估计。[7] 2.3 六西格玛质量评价方法 σ（西格玛）是希腊文的字母，在统计学中称为标准差，用来表示数据的分 散程度。六西格玛是由GE从一种全面质量管理方法演变成为一个高度有效的企业 流程设计、改善和优化的技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。在软件质量评价方面，六西格玛方法也得到了广泛的应用。
六西格玛改进的标准流程（DMAIC）分为定义、测量、分析、改进和控制五个阶 段。其中西格玛水平与软件质量评价如下表[8]：
表1 西格玛水平业绩 如果一个上线系统达到了六西格玛的质量水平，那么百万小时运行出现问题 的几率只有3.4次，因此应用六西格玛方法评价软件质量是一个非常可靠的方法。
3.压力测试后期系统资源恢复期评测方法 3.1 系统恢复基准及其置信区间的建立 为了能够正确的评价压力测试后期系统资源恢复期评价方法，必须为每次测 试建立一个基准，这个基准就是用来判断被监控系统资源已经不再被被测系统占 用。首先通过冷启动被测系统服务器，然后手动开启所有日常应用必须启动服务 或者程序，然后监控服务器系统资源一段时间，这段时间每隔一定的时间间隔t 记录下系统资源利用状况。设采样点的CPU利用率的数据集为{C1,C2,……,Cn}， 可用内存为{M1,M2,…….Mn}，磁盘IO{D1,D2,……,Dn}以及网络吞吐量为 {T1,,T2,……,Tn}。通过上述采样点计算出其上述四个被监控资源的置信区间， 置信区间计算方法如下所示：
（1） σ= （2） s= （3） 置信区间就是[ ]，其中 是样本均值，σ是样本标准差，s是抽样误差。应 用上述公式可以计算出系统访问时期CPU利用率的置信区间C[ , ]，已用内存的 置信区间M[ , ]，磁盘IO的置信区间D[ , ]和网络吞吐的置信区间T[ , ]。在压 力测试后期，只要上述四个指标的监控采集数据连续10次在采样间隔t中采集的 数据均落到了置信区间上限，就可以确定被测系统已经完全释放掉了系统资源。
3.2 系统资源恢复期评价方法在压力测试后，通过系统监控方法获取到系统资源恢复期的CPU利用率、可 用内存、磁盘IO和网络吞吐量，由于这四个资源的单位均不一样，数量级也相差 甚远，因此通过如下公式将上述四个监控数据进行统一坐标系的单位化：
CPU 标准利用率= （4） 内存标准利用率= （5） 磁盘标准IO率= （6） 网络标准吞吐率= （7） 其中，P是为了避免分母为零的有标志取值为0.1。通过上述是三个公式，将 所有监控值进行单位化，然后应用六西格玛体系分别统计资源释放期的各个资源 释放了整体占用的68%，93%，99.997%的时间，也就是统计4西格玛和6西格玛比 例的资源释放阶段的耗时，这样就能够通过上述两个点评价系统资源释放的能力 和对系统性能的影响了。
4.压力测试后期系统资源恢复期评测方法应用 4.1系统资源恢复基准及其置信区间计算 以笔者参加过的一次实际的测试项目模拟测试中获取的资源数据为例（由于 项目保密期为过，在文 摘要：在压力测试过程中，大部分评测方法都着眼于并发用户数以及压力持 续阶段系统资源的占用情况上，对于系统资源恢复期却并不重点考察，系统资源 恢复的速度对系统间断性大压力下提供服务的能力起着至关重要的作用。针对上 述问题，本文对压力测试中系统资源恢复期评价方法的测试方法和评价手段研究， 通过研究总结出一套适用于该阶段的测试流程和评估方法。针对上述问题，本文 主要研究压力测试中系统资源恢复期的测试方法和评价手段，通过置信区间和六 西格玛质量方法建立一套适用于压力测试中系统资源恢复期的测试流程和评估规范。
摘 要：
中图分类号：TP306 文献标识码：A 文章编号：
1.引言 随着软件系统规模的逐渐扩大，软件系统的质量问题越来越受到业界的重视。
压力测试是目前检测软件系统的稳定性的一个重要手段，也是考察软件产品质量 效率属性的一个重要内容。对于大型的Web系统来说，业务流程的复杂化和访问 量的持续增加，使得web服务的反应越来越慢。[1] 在Web系统上线前期进行压力测试，通过分析测试结果能够在模拟环境中提 前发现系统性能瓶颈，在上线前解决上述问题。但是目前主流的对压力测试结果 的分析方法中，都忽略了在压力测试后期，系统资源恢复期的重要性。在压力解 除后，系统资源的释放是一个逐步的过程，如果压力测试占用的系统资源在很长 一段时间并没有释放，访问用户又再次达到了系统提供服务的极限，那势必会导 致响应时间的延长、系统处理能力的下降。在文献[2]中对检测范围就将资源恢 复阶段作为了考察的内容，但是对具体评价方法和评价内容并未提出具体内容， 本文针对上述问题通过研究压力测试后期系统资源恢复期的特点、系统资源释放 的行为模式，提出了对该阶段的评测方法并应用该方法对性能测试结果进行了分 析。
中不能透露项目具体），已知服务器物理内存4G，网络1000m/s，由于是测 试环境，应用服务器和数据库服务器在同一台PC server之上。通过计算分析已 用内存的样本均值 =28381.2，置信区间为[27447.32,29315.08]；
CPU利用率的 样本均值 =12.5，置信区间[8.94,16.06]；
磁盘IO的样本均值 =13.4，置信区间 [-10.22,37.02]；
网络吞吐量的样本均值 =15922510.49，置信区间 [13411369.92,18433651.05]。
4.2系统资源恢复评价 通过上一节中的置信区间判断出系统资源已经进入完全释放状态后，通过 3.2节的标准化公式将资源信息标准化后，如下直方图所示，统计时间间隔为10s一次。
图1 标准化后系统资源释放过程评价图 分别取得系统释放资源的93%，99.997%阶段的时间戳，通过该方法可以评价 本次压力测试中系统资源在释放占用CPU资源的93%耗时157.80秒，99.997%耗时 170秒。释放占用内存的93%耗时66.95秒，99.997%耗时150秒；
释放消耗的网络 吞吐量93%耗时57.97秒，99.997%耗时130秒，释放产生的磁盘IO的93%耗时147.12 秒，99.997%耗时150秒。
5.结论 本文通过分析压力测试系统资源释放阶段的资源释放特征，利用置信区间判 断占用资源释放阶段判定准则，应用标准化方法单位化所有资源，结合六西格玛 方法判断资源完全释放所需时间，评价压力测试系统资源释放阶段。但是本方法 尽在目前笔者实施的项目中进行过试验，还需进一步在测试项目中进行应用和完 善。
[1] 芮素娟, 丁晓明. Web应用性能测试进展[J] . 科学, 2006, 33( 8) : 278- 290. [2]非金融机构支付服务业务系统检测规范（预付卡部分）[EB].中国人民银 行科技司.2011:8-9 [3] CPU利用率[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/990476.htm [4]金凤霞.内存使用技术[J].上海微型计算机. 1998（16）:45-46. [5]宋振华;杨亚军.Xen虚拟机间的磁盘I/O性能隔离[J].小型微型计算机系 统.2011.08: 204-208 [6]段念. 软件性能测试过程详解与案例剖析[M].清华大学出版 社.2006:13-14. [7]陈希孺.概率论与数理统计[M].中国科学技术大学出版社.1992.5 [8]Peter Pande, Larry Holpp. What is 6 Sigma[M]. 2003:11-21.
