Нагрузочное тестирование: инструкция, инструменты и кейсы

Современные веб-приложения, особенно интернет-магазины, сайты для покупки билетов, государственные порталы способны принимать и обрабатывать сотни тысяч пользовательских запросов. Однако перед запуском высоконагруженных проектов необходимо убедиться, что они способны обрабатывать необходимый уровень нагрузки. Для этих целей проводят нагрузочное тестирование, которое показывает, как приложение справляется с повышенной нагрузкой. Процесс тестирования выявляет «слабые места» в системе до того, как они повлияют на реальных пользователей. Рассмотрим процесс тестирования более подробно, включая его виды и этапы.

Нагрузочное тестирование — это процесс проверки работоспособности системы под воздействием различных уровней нагрузок, которые имитируют реальные пользовательские сценарии использования. Оно позволяет оценить, как приложение или инфраструктурные компоненты справляются с большим количеством пользователей, запросов или данных, выявляя узкие места в производительности.

Нагрузочное тестирование проводят для следующих целей:

• Обеспечение стабильности и работоспособности: необходимо быть уверенным, что система выдерживает пиковые нагрузки без сбоев, продолжая выполнять свои функции.
• Оптимизация производительности: тестирование помогает выявить проблемы, которые приводят к снижению скорости работы.
• Планирования масштабирования: необходимо определить, какие ресурсы понадобятся в будущем при росте числа пользователей и объема данных.

Существуют различные виды нагрузочного тестирования, каждое из которых предназначено для выполнения своих задач.

Используется с целью проверки для понимания, как система будет вести себя в различных ситуациях. Например, при каком максимальном количестве запросов от пользователей она в состоянии продолжать свою работоспособность без возникновения ошибок, а также позволяет оценить, при каком объеме данных начинаются проблемы. Фокус сделан на таких метриках, как время отклика, пропускная способность и объем используемых ресурсов.

Проверяет работоспособность и надежность системы в течение продолжительного времени находясь под различными нагрузками. Основная цель тестирования стабильности заключается в оценке системы — сможет ли система сохранять стабильность в течение продолжительного времени.

Необходимо для проверки работоспособности системы при значительных увеличениях нагрузки, которая намного больше, чем ожидается при обычной эксплуатации. Цель заключается в определение точки отказа.

Производится проверка работоспособности системы при возникновении аварийных ситуаций. Цель данного типа тестирования — проверить, сможет ли система продолжать работать корректно или восстанавливаться после сбоев и ошибок. Например, сможет ли система автоматически переключиться на резервный сервер, при возникновении сбоев или нештатных ситуаций.

Процесс проведения нагрузочного тестирования состоит из различных этапов:

Существует несколько методов проведения нагрузочного тестирования:

Ручное тестирование: проверка требуемых компонентов и функций проводится в ручном режиме. Используется для небольших систем или специфических сценариев.

Автоматизированное тестирование: проверки происходят при помощи специализированных инструментов. Данный способ применяется для сложных систем вроде банковских приложений и интернет-магазинов.

Использование облачных решений: Существуют облачные платформы, которые имитируют реальную пользовательскую нагрузку. Пользователю достаточно указать необходимые параметры, в то время как облачная система выполнит всю остальную работу.

Постепенное увеличение нагрузки (Ramp-Up Load Testing): выполняется при помощи постепенной нагрузки. Цель заключается в поиске порога, при котором система начинает работать со сбоями.

Пиковое тестирование (Peak Load Testing): применяется для проверки сервисов в пиковые моменты, например при резком увеличение числа пользователей на сайте во время распродаж. Проверяет, выдержит ли система внезапный скачок нагрузки.

Канареечное тестирование (Canary Testing): происходит постепенное развертывание новой версии приложения в производственной среде и с небольшим количеством реальных пользователей, с целью проверки функционала. Используется перед выходом крупного релиза.

Существуют множество различных инструментов для проведения нагрузочного тестирования. Разберем самые популярные:

Apache JMeter — бесплатный инструмент с открытым исходным кодом (Open-source решение). Написан на языке Java. Предназначен для проведения нагрузочного и функционального тестирования веб-приложений, API и баз данных. Среди достоинств — поддержка множества протоколов (HTTP/HTTPS, SOAP, JDBC), а также возможность использования графического и консольного интерфейса. Поддерживает множество разнообразных плагинов, которые расширяют функциональность. JMeter подходит для проектов любого масштаба.

Gatling — инструмент с открытым исходным кодом, написанный на языке программирования Scala. Ориентирован на тестирование веб-приложений, API и и протокола WebSocket. В качестве преимуществ можно выделить высокую производительность благодаря использованию асинхронной модели, расширяемый функционал программы при помощи использования сложных сценариев через DSL (Domain Specific Language) используя язык программирования Scala. Присутствует встроенный функционал по работе с отчетами включающим в себя различные метрики (время отклика, пропускная способность).

LoadRunner — коммерческий инструмент от компании Micro Focus разработанный для проведения нагрузочного тестирования сложных корпоративных систем. Среди особенностей можно отметить встроенную поддержку широкого спектра систем, включая SAP, Citrix, Oracle. Позволяет генерировать сложные пользовательские сценария для тесирования.

Locust — Open-source инструмент, созданный на языке программирования Python используемый для распределенного нагрузочного тестирования. Позволяет создавать собственные сценарии тестирования на языке Python. Подходит для тестирования API и масштабируемых систем. Позиционирует себя как легковесный инструмент, благодаря использованию событийно-ориентированного подхода, который снижает потребление ресурсов.

Яндекс танк — open-source инструмент для проведения нагрузочного тестирования и анализа производительности веб-сервисов и приложений. Разработанный компанией Яндекс. Позволяет имитировать большое количество HTTP-запросов к серверу, измерять время отклика, выявлять узкие места и оценивать устойчивость системы под высокой нагрузкой. Способен генерировать десятки и сотни тысяч запросов в секунду благодаря встроенному асинхронному генератору Phantom. Собирает различные метрики (нагрузка на процессор и оперативную память, количество сетевых ошибок). Позволяет создавать собственные сценарии тестирования, а также поддерживает заранее сгенерированные сценарии Apache JMeter.

Процесс проведения нагрузочного тестирования сопряжен с некоторыми рисками, которые стоит учитывать. В их числе:

Реалистичность сценариев: в зависимости от требований, при проведении тестов, может быть сложно точно воспроизвести поведение реальных пользователей.

Стоимость: процесс тестирования требует выделения дополнительных финансовых ресурсов, которые необходимы для использование коммерческих инструментов и покупки/аренды инфраструктурных компонентов.

Ограничения используемого окружения: если тестирование проводится в тестовой среде, она может отличаться от production среды, что может повлиять на результаты.

Для повышения работоспособности и отказоустойчивости вашего веб-проекта необходимо придерживаться следующих требований:

Проведение регулярного тестирования: необходимо проводить тесты на каждом этапе разработки, а также после выпуска любых обновлений.

Оптимизация исходного кода проекта и используемой инфраструктуры: в число оптимизации также входит устранение узких мест в системе, которые были выявлены в процессе проведения тестов.

Использование систем мониторинга: внедрение систем мониторинга позволит отслеживать производительность и возникновение ошибок в режиме реального времени.

Планирование резервов: необходимо заранее выделить ресурсы, которые будут задействованы для преодоления пиковых нагрузок.