压测工具

• 压测工具
  • LMbench
  • iozone
  • netperf
  • 其它有用工具

在这里，我们会讨论主要的压力测试工具，选择合适的压测工具，才能准确衡量系统性能。好的压测工具有很多，可能的功能如下：

• 发起压力
• 监控性能
• 监控系统使用率

• 生成报告

  基准测试无非就是看系统能力是否达到对系统预期的能力。如果一款系统拥有较高的Linpack分数，但它未必是理想的文件服务器。需要记住的是，基准测试不可能模拟出终端用户的行为，因为他们是不可预测的。基准测试不会告诉你，在用户访问他们文件的时候或者备份开始的时候，服务器会做什么反应。一般来说，基准测试应该遵循如下几个原则：

  • 为服务器负载做基准测试：服务器系统和典型的PC完全不同。为了利用系统的SMP能力和模拟一个真实的多用户环境，服务器测试使用多线程。PC打开一个网页浏览器的速度可能比高端服务器更快，但是服务器打开1000个网页浏览器的速度会比PC快很多。
• 模拟预期的负载：所有的基准测试都有不同的配置选项，我们应该朝着未来预期运行的负载方向定制测试。如果应用需要低延迟的磁盘，那么强大的CPU性能也没什么大的用处。
• 隔离测试系统：如果要对系统进行基准测试，首先要把它尽可能的从其它负载中隔离。在系统上运行一个top命令也会极大的影响基准测试结果。
• 结果平均：即使你试着隔离测试系统，可能还会有未知的因素在压测时影响系统性能。经验表明，至少执行三次测试，然后将结果平均，以保证偶然因素不会影响全面分析。

下面是基于以上标准选择的工具：

• 在Linux上测试：Linux是基准测试的目标
• 能运行在所有的硬件平台上测试：由于IBM提供3种不同的硬件平台（把IBM System p和IBM System i看做都是基于IBM POER架构），所以选择不用做太多修改就能在所有架构上使用的工具很重要。
• 开源：Linux运行在很多平台上，如果需要到处运行，就可能需要源代码。
• 文档全面：必须了解你用来做性能测试的工具，所以你需要文档。在使用某工具之前，先了解它的理念、设计和细节，以确定它是否真的合适。
• 维护中的：如果使用已经停止维护的软件，可能无法跟上最新的技术和标准，导致错误的结果。
• 广泛使用的：你很方便找到相关信息。
• 使用简单的：简单更好用。
• 能产生报告：具有报告功能能极大的减轻性能分析工作。

lmbench

iozone

IOzone是一个文件系统测试工具，可以用它模拟各种磁盘访问方式。由于IOzone的配置很详细，所以可以用来精确的模拟目标文件系统的负载。IOzone可以使用不同的块大小写入各种大小的文件。

IOzone有一种非常好用的自动测试模式，方便测试者自定义各种测试行为，如文件大小、I/O大小和访问方式等等。如果文件系统是为数据库服务做准备的，应该重点测试大block size的大文件随机访问，而不是小block size的大文件。IOzone重要的选项如下：

• -b 让IOzone以微软Excel兼容格式保存成电子表格。

• -C 显示每个子进程的输出（用来检查是否每个子进程都在运行模拟程序）

• -f 告诉IOzone写入文件的地方

• -i 使用这个选项指定要运行什么测试。使用-i 0 指定第一时间写入到测试文件。使用-i 1是流式读，-i 8是混合随机访问负载。

• -h 显示帮助

• -r 指定测试类型和I/O大小。测试文件大小应该尽量和目标系统以后的工作负载相似，以便测试出真实的负载能力。

• -k 使用内核2.6的异步I/O特性。经常用在数据库服务器的测试，例如IBM的DB2。

• -m 如果目标应用使用多个内部缓冲，那么可以使用-m选项模拟这个行为。

• -s 指定测试文件的大小。对于异步文件系统（大多数文件系统的默认挂载选项），IOzone应该使用至少两倍内存大小的测试文件才能真正衡量出磁盘性能。测试文件大小可以MB或者GB为单位，直接在大小后面跟上m或者g的单位即可。

• -+u 实验性的选项。可以衡量在测试期间处理器的使用率。

注意：保存在异步文件系统，并且小于系统内存大小的测试文件，只能测试内存吞吐量，而不是磁盘子系统的性能。所以，你的目标文件系统应该使用sync选项挂载，并且测试文件是系统内存的至少两倍。

如下的例子展示了使用IOzone来衡量挂载在/perf目录上的磁盘子系统的随机读性能，测试文件大小为10GB，32KB的block size。

./iozone -b results.xls -R -i 0 -i 2 -f /perf/iozone.file -r 32 -s 10g

最后，可以把获得的结果导入到电子表格中，并且转换为图形格式。使用图形输出数据可以更简单的分析大文件数据并且看出趋势。下图就是上面的命令可能的一种输出情况。

如果IOzone的文件大小和系统内存或者缓存一致，可以用来获取缓存和内存的吞吐量。应该注意的是，由于文件系统开销，IOzone只会获得70-80%的系统能力。

IOzone的地址：http://www.iozone.org/

netperf

nerperf是专注于TCP/IP网络性能的测试工具。它支持UNIX的socket和SCTP测试。

netperf基于C/S（client-server）模型设计。netserver运行在目标服务器上，netperf运行在客户机上。netperf控制netserver，netperf把配置数据发送到netserver，产生网络流量，从一个独立于测试连接的控制连接获取netserver的结果。在测试过程中，在控制连接中没有数据交流，所以不会对结果产生影响。netperf压测工具也有提供报表的功能，包括CPU使用率。本书写作期间，稳定版本是2.4.3(本书翻译时候，netperf稳定版是2.6.0)。

netperf能生成多种类型的流量。基本分为两种：大块传输数据的流量和请求/响应的流量。netperf一次只使用一个socket。在下一版本的netperf（netperf4）中，将会全面支持并发会话。当前，我们可以使用如下办法进行多会话的测试。

• 大块数据传输(Bulk data transfer)

  大块数据传输能力是网络测试中最常用的指标，通过一秒钟传送的数据量来衡量。它可以模拟大文件传输，例如多媒体流和FTP的数据传输。

• 请求/响应（Request/response type）

  模拟请求/响应的流量，衡量指标是一秒钟完成的请求响应次数。请求/响应是最常见的在线应用流量，例如web、数据库、邮件服务、文件服务（中小文件），目录服务。在真实的环境中，会话的建立终止和数据交换的方式是一样的。为了模拟它，需要使用到TCP_CRR类型。

• 并发会话(Concurrent session)

  在当前的稳定版中，netperf还不真正支持并发会话测试，但是，我们可以以如下的方式开启多个netperf实例：

for i in ‘seq 1 10‘; do  netperf -t TCP_CRR -H target.example.com -i 10 -P 0; done

我们可以看看如下一些有用和有趣的选项，

全局选项：

• -A 设置本地接收和发送缓冲的调整

• -b 爆发大量流测试包

• -H 远程机器

• -t 测试流量类型

  • TCP_STREAM 大量数据传输测试
  • TCP_MAERTS 和TCP_STREAM很像，只是流的方向相反
  • TCP_SENDFILE 和TCP_STREAM很像，只是使用sendfile()，而不是send()。会引发zero-copy操作
  • UDP_STREAM 和TCP_STREAM很像，只不过是UDP
  • TCP_RR 请求响应报文测试
  • TCP_CC TCP的连接/关闭测试。不产生请求和响应报文。
  • TCP_CRR 执行连接/请求/响应/关闭的操作。和禁用HTTP keepalive的HTTP1.0/1.1相似。
  • UDP_RR 和TCP_RR一样，只不过是UDP。

• -l 测试长度。如果是一个正值，netperf会执行testlen秒。如果值为负，netperf一直执行，直到大量数据传输测试中交换testlen字节，或者在请求/响应次数达到testlen。

• -c 本地CPU使用率报告

• -C 远程服务器CPU使用率报告

在某些平台上，CPU使用率的报告可能不准确。在性能测试之前，请确保准确性。

• -I 这个选项是用来维护结果可信度的。可信级别应该设置为99%或者95% 。为了保证结果可信度级别，netperf会把多次重复测试。例如-I 99 5，代表在100次的99次中，测试结果和真实情况有5%（+-2.5%）的浮动区间。

• -i 这个选项限制了最大和最小的重复次数。-i 10 3表示，netperf重复同样的测试，最多10次，最少3次。如果重复次数超过最大值，结果就不在-I指定的可信任级别中，将在结果中显示一个警告。

• -s , -S 修改发送和接收的本地和远程缓冲大小。这个会影响到窗口大小。

TCP_STREAM,TCP_MAERTS,TCP_SENDFILE,UDP_STREAM的选项

• -m , -M 指定传给send()和recv()函数的缓冲大小。分别控制每个调用的发送和接收大小。

TCP_RR,TCP_CC,TCP_CRR,UDP_RR的选项：

• -r ,-R 分别指定请求和响应的大小。例如-r 128,8129意思是netperf发送128字节包到netserver，然后它响应一个8129字节的包给netperf。

如下是netperf的一个TCP_CRR的测试

当执行性能测试的时候，最好的做法是使用netperf的简单测试脚本。通过修改脚本的变量，你可以定制自己的测试。脚本的路径在你的netperf包的doc/example/目录下。

详细信息见:http://www.netperf.org/

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