性能测试工具 性能基础之全链路压测

SagacitySea · 2025年06月10日 · 652 次阅读

一、什么是全链路压测?
全链路压测是指在实际的生产业务场景和系统环境下,模拟海量的用户请求和数据,对整个业务链进行压力测试,并在此过程中持续调优。

二、全链路压测解决什么问题?
全链路压测旨在解决业务场景日益复杂化、海量数据冲击下,整个业务系统链的可用性、服务能力瓶颈等问题,目标是让技术更好地服务业务,创造更多价值。
在业务发展到需要进行流量预估和系统容量评估阶段,并完成初步容量评估后,仅靠这一步是否足够?答案是否定的。 真实的业务场景远比初步评估复杂。我们需要进行更精准的容量规划,为服务的限流降级策略提供坚实的数据支撑和参考依据。

三、什么时机下需要进行全链路压测?

业务快速发展期:
在可预期的一段时间内(通常建议提前半年规划,一个季度略显仓促),业务将迎来快速增长,线上服务资源(如服务器)必须进行大幅度扩容。
扩容效果并非总是线性的。例如,从两台扩展到四台,服务能力可能提升两倍;但继续扩容时,服务能力可能无法按比例提升,因为会受到其他关联模块(如数据库 DB、公共组件、中间件等)的限制。
补充说明: 随着业务持续发展,系统依赖的模块不断增多,需要通过全链路压测找出并解决系统短板。
系统链路复杂度显著提升:
通常,伴随业务发展,接口数量增加,系统逐渐向分布式架构演进。
业务线内部的模块抽象化程度提高、数量增多,与其他业务线的交互也日益频繁。
此时,无法单纯依据本系统的处理能力来评估其所提供接口的服务能力。
核心原理: 接口的服务能力取决于整个调用链路中性能最弱的那个环节——即木桶理论。
对单机压测结果信心不足:
单机压测虽是常规指标,但其结果往往无法代表真实的线上复杂场景。
当仅凭单机压测结果评估系统整体能力时,工程师的内心会越来越缺乏自信,此时即应考虑实施全链路压测。

四、如何展开全链路压测?
梳理核心链路与边界
核心链路是业务的核心流程,相对容易梳理清楚。
难点在于清晰界定链路的边界。
核心原则:必须严格防止污染生产环境正常数据。 需认真梳理数据处理的每一个环节,确保压测(Mock)数据及其处理结果完全隔离,不会写入正常业务库。
在核心链路基础上,存在诸多分支业务,其中部分可参与压测,部分则不能(如:向用户发送 Push 消息、短信/支付接口、微信 OAuth 授权等外部敏感操作)。
构建数据模型
数据真实性与可用性: 可从生产环境按比例移植一份数据作为压测基础数据包,并基于历史数据增长趋势分析,预估当前所需的数据量级。
数据脱敏: 在基于生产环境进行全链路压测时,必须考虑避免产生脏数据影响生产环境和用户体验,因此在数据准备阶段需进行严格的数据脱敏处理。
数据隔离: 核心原则:必须严格防止污染生产环境正常数据。通过将压测数据定向落入影子库/表、使用 Mock 对象等技术手段,确保压测数据流与真实业务数据流完全隔离。
搭建流量平台与改造
流量平台工具: 可选用 KylinPET、KylinTOP、JMeter、Ngrinder、Locust 等支持分布式压测的工具(如饿了么的流量平台基于 JMeter 改造)。平台需具备能力:实时收集并展示压测机数据、随时启停压测、在指定时间内实时错误率达到阈值时自动熔断。为应对大流量压测, 可考虑采用异步上传测试结果或事务补偿机制,以减轻 Agent 资源占用。
业务代码改造:
为压测请求打上特殊标记(如 HTTP Header 中添加 X-Shadow: true),该标记需随请求在系统间依赖调 * 链路上持续透传。
所有写操作(存储、缓存、消息、日志等)需根据标记路由至影子区域(影子库/表、影子 Key、影子 Topic 等)。
对于不能参与压测的外部依赖服务(如短信、邮件、Push 等),需进行 Mock 处理。
流量控制策略: 可采用真实流量录制回放(蓄水池),并按需分批释放,进行逐步压测。
容量规划
4.1 目的: 让每个业务系统清晰掌握:何时增/减资源?大促(如双 11)需准备多少资源?在保障系统稳定性的同时节约成本。
4.2 步骤:
业务流量预估: 通过历史数据分析未来特定时间点的业务访问量。
系统容量评估: 初步计算各系统所需资源量。
容量精调: 通过全链路压测模拟大促用户行为,在验证系统能力的同时精细调整各环节容量水位。
流量控制: 配置系统限流阈值等保护措施,当实际流量意外超过预估流量时,防止系统崩溃。
4.3 获取单机服务能力:
为精准获取单机服务能力,压力测试强烈推荐在生产环境进行。原因在于:单机压测必须同时保证环境真实性(生产环境配置)和流量真实性(生产环境流量特征)。
4.4 生产环境单机压测方法:
模拟请求:
工具: KylinPET, KylinTOP, Apache ab, Webbench, httpload, JMeter, LoadRunner 等。
适用场景: 新系统上线或访问量较低的系统。
缺点: 模拟请求与真实业务请求存在差异,影响结果准确性;写请求处理复杂(需接受数据污染或做特殊隔离处理)。
复制请求 (流量录制回放):
适用场景: 系统调用量相对较小的场景。
优点: 压测请求更接近真实业务流量。
缺点: 同样面临写请求脏数据问题;被压测机器需独占(因需拦截响应,避免影响真实用户,尤其涉及外部触达如短信等)。
请求转发:
适用场景: 系统调用量较大的场景。
优点: 压测结果精准、不产生脏数据、操作便捷(在阿里巴巴广泛应用)。通过逐步增加转发流量比例,直至系统负载达到临界点,即可测得系统最大承压能力。
调整负载均衡权重:
适用场景: 系统调用量较大的场景。
优点: 压测结果精准、不产生脏数据。通过逐步调高目标机器的权重,增加其承接的流量比例,观察其负载直至瓶颈,测得单机最大服务能力。
自动化与参考价值:
可在上述方法基础上构建自动化压测系统,支持定时任务或手动触发。
压测时实时监控系统负载,达到预设阈值即自动停止并输出报告。
通过单机压测获取的单机服务能力 (QPS/TPS 等) 是容量规划的关键输入:
最小机器数 = 预估的业务访问量 / 单机服务能力

5、实施流程示例
流量标识: 业务系统需区分正常流量与压测流量。
实现方式: 在 HTTP Header 中设置标识字段(如 X-Shadow: true 代表压测流量;字段不存在或值不为 true 代表正常流量)。
流量透传:
在接收 HTTP/ gRPC 等请求时,识别压测标识。
在向下游发起请求时,若当前请求为压测流量,则必须将标识字段透传给下游 **,确保标识在整条链路中传递。
若识别到压测流量,则使用对应的压测数据源(影子区)。
依赖组件影子化处理:
MySQL: 使用影子表。压测流量对表 A 的操作自动路由至影子表 A_shadow。所有涉及的业务表均需建立对应的影子表,便于压测后清理。
MongoDB: 使用影子集合 (Collection)。处理逻辑同 MySQL 影子表。
Redis: 使用影子 Key。压测流量的 set key value 操作自动变为 set key_shadow value。处理逻辑同 MySQL 影子表。
Kafka: 使用影子 Topic。通常在 Topic 名后拼接 _shadow。处理逻辑同 MySQL 影子表。
外部依赖 Mock: 对于不参与压测的外部服务(如发送 Push、短信、支付、微信 OAuth 授权等),需进行 Mock 处理。

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