負載測試、壓力測試和性能測試的異同

     負載測試（Load testing）、壓力測試（Stress Test，應稱為強度測試）和性能測試，這三個概念常常引起混淆，難以區分，進而造成不正确的了解和錯誤的使用。之前，也有不少讨論，比較有名的，應歸為Grig Gheorghiu's的兩篇部落格：

• Performance vs. load vs. stress testing
• More on performance vs. load testing

     負載測試、壓力測試和性能測試的測試目的不同，但其手段和方法在一定程度上比較相似，通常會使用相同的測試環境和測試工具，而且都會監控系統所占用資源的情況以及其它相應的性能名額，這也是造成人們容易産生概念混淆的主要原因。

     我們知道，軟體總是運作在一定的環境下，這種環境包括支撐軟體運作的軟硬體環境和影響軟體運作的外部條件。為了讓客戶使用軟體系統感到滿意，必須確定系統運作良好，達到高安全、高可靠和高性能。其中，系統是否具有高性能的運作特征，不僅取決于系統本身的設計和程式算法，而且取決于系統的運作環境。系統的運作環境會依賴于一些關鍵因素，例如：

• 系統架構，如分布式伺服器叢集還是集中式主機系統等。
• 硬體配置，如伺服器的配置，CPU、記憶體等配置越高，系統的性能會越好。
• 網絡帶寬，随着帶寬的提高，用戶端通路伺服器的速度會有較大的改善。
• 支撐軟體的標明，如標明不同的資料庫管理系統（Oracle、MySQL等）和web應用伺服器（Tomcat、GlassFish、Jboss、WebLogic等），對應用系統的性能都有影響。
• 外部負載，同時有多少個使用者連接配接、使用者上載檔案大小、資料庫中的記錄數等都會對系統的性能有影響。一般來說，系統負載越大，系統的性能會降低。

     從上面可以看出，使系統的性能達到一個最好的狀态，不僅通過對處在特定環境下的系統進行測試以完成相關的驗證，而且往往要根據測試的結果，對系統的設計、代碼和配置等進行調整，提高系統的性能。許多時候，系統性能的改善是測試、調整、再測試、再調整、……一個持續改進的過程，這就是我們經常說的性能調優（perormance tuning）。

    在了解了這樣一個背景之後，就比較容易了解為什麼在性能測試中常常要談負載測試。從測試的目的出發、從使用者的需求出發，就比較容易區分性能測試、負載測試和壓力測試。性能測試是為了獲得系統在某種特定的條件下（包括特定的負載條件下）的性能名額資料，而負載測試、壓力測試是為了發現軟體系統中所存在的問題，包括性能瓶頸、記憶體洩漏等。通過負載測試，也是為了獲得系統正常工作時所能承受的最大負載，這時負載測試就成為容量測試。通過壓力測試，可以知道在什麼極限情況下系統會崩潰、系統是否具有自我恢複性等，但更多的是為了确定系統的穩定性。

     那麼，如何給負載測試、壓力測試下個定義呢？根據上述讨論，我們可以給出如下的定義：

• 負載測試是模拟實際軟體系統所承受的負載條件的系統負荷，通過不斷加載（如逐漸增加模拟使用者的數量）或其它加載方式來觀察不同負載下系統的響應時間和資料吞吐量、系統占用的資源（如CPU、記憶體）等，以檢驗系統的行為和特性，以發現系統可能存在的性能瓶頸、記憶體洩漏、不能實時同步等問題。負載測試更多地展現了一種方法或一種技術。
• 壓力測試是在強負載（大資料量、大量并發使用者等）下的測試，檢視應用系統在峰值使用情況下操作行為，進而有效地發現系統的某項功能隐患、系統是否具有良好的容錯能力和可恢複能力。壓力測試分為高負載下的長時間（如24小時以上）的穩定性壓力測試和極限負載情況下導緻系統崩潰的破壞性壓力測試。

     壓力測試可以被看作是負載測試的一種，即高負載下的負載測試，或者說壓力測試采用負載測試技術。通過壓力測試，可以更快地發現記憶體洩漏問題，還可以更快地發現影響系統穩定性的問題。例如，在正常負載情況下，某些功能不能正常使用或系統出錯的機率比較低，可能一個月隻出現一次，但在高負載（壓力測試）下，可能一天就出現，進而發現有缺陷的功能或其它系統問題。通過負載測試，可以證明這一點，某個電子商務網站的訂單送出功能，在10個并發使用者時錯誤率是零，在50個并發使用者時錯誤率是1%，而在200個并發使用者時錯誤率是20％。

    負載測試是為了發現系統的性能問題，負載測試需要通過系統性能特性或行為來發現問題，進而為性能改進提供幫助，從這個意義看，負載測試可以看作性能測試的一部分。但它們兩者的目的是不一樣的，負載測試是為了發現缺陷，而性能測試是為了擷取性能名額。因為性能測試過程中，也可以不調整負載，而是在同樣負載情況下改變系統的結構、改變算法、改變硬體配置等等來得到性能名額資料，從這個意義看，負載測試可以看作是性能測試所c的一種技術，即性能測試使用負載測試的技術、使用負載測試的工具。性能測試要獲得在不同的負載情況下的性能名額資料。

    通過負載測試和壓力測試都可以獲得系統正常工作時的極限負載或最大容量。容量測試，自然也是采用負載測試技術來實作，而在破壞性的壓力測試中，容量的确定可以看作是一種副産品——間接結果。

    綜合所述，負載測試、壓力測試和性能測試的概念可以概括如下：

• 負載測試是通過改變系統負載方式、增加負載等來發現系統中所存在的性能問題。負載測試是一種測試方法，可以為性能測試、壓力測試所采用。負載測試的加載方式也有很多種，可以根據測試需要來選擇。
• 性能測試是為擷取或驗證系統性能名額而進行測試。多數情況下，性能測試會在不同負載情況下進行。
• 壓力測試通常是在高負載情況下來對系統的穩定性進行測試，更有效地發現系統穩定性的隐患和系統在負載峰值的條件下功能隐患等。