Jmeter 测试 https 接口 throughput 值为何持续降低？

海上孤帆

一、问题背景与现象



在软件测试领域，Jmeter 常用于对各类接口进行性能测试，其中 https 接口的测试具有重要意义。常见的 Jmeter 测试 https 接口的应用场景包括但不限于：模拟高并发用户访问、评估系统在不同负载下的稳定性、检测接口的响应速度和数据处理能力等。
然而，在实际测试中，可能会出现 throughput 值持续降低的现象。具体表现为服务器每秒处理的数据量逐渐减少，例如原本每秒能处理 100 个请求，逐渐下降到每秒 50 个甚至更少。
这种现象对测试结果产生多方面的影响。首先，可能导致测试结果的准确性下降，无法真实反映系统在正常负载下的性能表现。其次，使得对系统性能的评估出现偏差，误判系统的处理能力和稳定性。再者，影响对系统优化方向的判断，导致资源投入的不合理分配。
例如，在电商网站的支付接口测试中，throughput 值持续降低可能导致交易处理速度变慢，用户体验下降，甚至可能造成交易失败或数据丢失。对于在线视频平台的播放接口，会导致视频缓冲时间增加，播放卡顿，影响用户观看体验。
总之，throughput 值持续降低是一个需要引起重视的问题，需要深入分析其原因并采取有效的解决措施。


二、可能的原因分析




1. 服务器资源受限
服务器资源的不足是导致 throughput 值下降的常见原因之一。当服务器的 CPU 使用率过高时，其处理能力会受到限制，无法及时处理大量的请求，从而导致 throughput 值降低。内存不足时，可能会频繁触发内存交换，影响数据处理速度。磁盘空间不足或磁盘 I/O 性能低下，会导致数据读写延迟，减缓处理进程。网络带宽受限则会使数据传输速度变慢，造成请求积压，进而降低 throughput 值。例如，在高并发的电商促销活动中，如果服务器的 CPU 无法及时处理订单处理请求，就会出现响应延迟，throughput 值随之下降。


2. 应用程序瓶颈
应用程序内部的问题也可能严重影响性能。数据库负载过重，如大量的复杂查询、未优化的索引等，会导致数据获取时间延长。线程池用尽时，新的请求无法及时得到处理，造成任务积压。锁竞争会导致线程等待，降低系统的并发处理能力。以在线订票系统为例，若数据库查询未优化，大量用户同时订票时，throughput 值可能会显著下降。


3. 压测场景不合理
压测场景若与实际用户行为不符，会对测试结果产生误导。例如，压测中的请求频率、并发量等与真实场景差异过大，可能导致服务器的处理模式和资源分配与实际运行时不同。这可能使测试得出的 throughput 值无法准确反映系统在真实使用中的性能。


4. JMeter 配置问题
JMeter 的一些默认配置在高负载情况下可能不适用。线程数设置过少可能无法充分模拟高并发场景，连接池大小不足可能导致连接建立和释放的开销增加，超时时间设置不合理可能导致请求过早失败。这些不当的配置都可能使测试中的 throughput 值低于实际系统所能达到的水平。


5. 网络问题
网络中的丢包现象会导致部分请求丢失或重传，增加了处理时间和资源消耗。延迟增加会使请求响应时间变长，降低单位时间内的处理量，从而使 throughput 值下降。在远程办公场景中，不稳定的网络可能导致视频会议的 throughput 值降低，出现画面卡顿、声音中断等问题。


三、案例深入剖析




1. 频繁 GC 导致的性能瓶颈
在 Jmeter 测试 https 接口的过程中，频繁的垃圾回收（GC）可能会导致性能瓶颈。GC 频繁发生的原因通常包括：
堆空间分配不合理：例如新生代和老年代的比例设置不当，可能导致对象过早晋升到老年代，从而引发频繁的 Full GC。
对象创建过多：代码中存在大量不必要的对象创建，增加了垃圾回收的压力。
长生命周期对象占用过多内存：大对象或者持久化对象长期占用内存，使得内存空间不足。
为了改善这种情况，可以通过调整以下相关参数来优化：
合理设置堆大小：根据系统的硬件资源和实际需求，增加堆内存的大小，如通过 -Xmx 和 -Xms 参数调整最大和初始堆大小。
优化新生代和老年代比例：例如将新生代占比适当增大，以减少对象晋升到老年代的频率。
监控和分析 GC 日志：使用工具查看详细的 GC 日志，了解 GC 的频率、类型和耗时，针对性地进行调整。


2. SSL 握手频繁的原因与解决
JMeter 中 SSL 握手频繁的根源主要在于相关开关的默认设置。例如，https.sessioncontext.shared 和 httpclient.reset_state_on_thread_group_iteration 这两个开关。5.0 之后，httpclient.reset_state_on_thread_group_iteration 默认值为 true，这意味着每次线程组循环都会重置 SSL 上下文，导致频繁的 SSL 握手。
要减少 SSL 握手次数，可以进行如下配置调整：
将 https.sessioncontext.shared 设为 true，这样所有线程会共享同一个 SSL 上下文，减少握手次数，但不能模拟真实多用户的情况。
将 httpclient.reset_state_on_thread_group_iteration 设置为 false，对于模拟单个用户多次循环的行为，能显著提高性能。
根据具体的测试需求，如果要模拟每个线程组每次循环不同用户的情况，需谨慎设置相关参数。
通过以上对频繁 GC 和 SSL 握手频繁问题的深入剖析及解决方法的探讨，可以更好地优化 Jmeter 测试 https 接口的性能。


四、解决方案与经验总结




1. 服务器资源优化
为了优化服务器资源的分配和使用，可以采取以下方法和建议：
定期监控服务器的资源使用情况，包括 CPU、内存、磁盘和网络带宽等。使用工具如 top、free、df -h 和 iftop 等，实时掌握资源动态。
根据业务需求合理调整服务器配置，如增加 CPU 核心数、扩展内存容量、使用高速磁盘阵列或提升网络带宽。
优化服务器的操作系统参数，例如调整内核参数以优化网络和磁盘 I/O 性能。
采用负载均衡技术，将请求分发到多个服务器上，减轻单个服务器的压力。
对服务器进行性能调优，如优化数据库配置、调整服务器的线程和进程数量等。


2. 应用程序调优
解决应用程序性能瓶颈的常见手段和工具包括：
使用性能分析工具，如 JProfiler、YourKit 等，找出程序中的性能热点和瓶颈。
优化数据库查询，添加合适的索引，避免复杂的关联查询和全表扫描。
合理使用缓存，如内存缓存（如 Redis）或本地缓存，减少对数据库的访问。
优化代码逻辑，避免不必要的计算和重复操作。
对线程池进行合理配置，确保线程数量适中，避免线程饥饿和死锁。


3. 合理设计压测场景
根据实际用户行为设计更准确的压测场景需要：
进行用户行为分析，收集真实的用户访问数据和操作模式。
模拟不同时间段的用户访问量，包括高峰期和低谷期。
考虑用户的地理位置分布和网络环境差异。
按照实际业务流程设计压测用例，包括顺序操作和并发操作。
定期对压测场景进行更新和优化，以适应业务的变化。


4. 正确配置 JMeter
在 JMeter 中，关键参数的合理设置如下：
根据预期的并发量合理设置线程数，避免过少或过多。
适当调整 Ramp-Up 时间，确保线程逐渐增加，避免瞬间高并发对系统造成冲击。
合理设置连接池大小，以减少连接建立和释放的开销。
精确设置超时时间，避免因超时设置不当导致请求过早失败或长时间等待。
对于 SSL 相关配置，根据实际需求设置 https.sessioncontext.shared 和 httpclient.reset_state_on_thread_group_iteration 等参数。


5. 网络优化
确保网络稳定和流畅的措施有：
优化网络拓扑结构，减少网络延迟和数据包丢失。
使用 QoS（Quality of Service）技术，为关键业务分配更高的网络优先级。
定期检查网络设备的性能和配置，确保其正常运行。
采用 CDN（Content Delivery Network）加速内容分发，减少数据传输距离。
对网络进行分段和隔离，避免一个区域的问题影响整个网络。


五、未来展望与预防建议

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1. 提前预防 Throughput 值持续降低
为提前预防 Jmeter 测试 https 接口时 throughput 值的持续降低，以下措施值得考虑：
定期对系统进行性能评估和预测试，及时发现潜在的性能问题，并在正式测试前解决。
建立性能基准，明确在不同负载下正常的 throughput 值范围，以便在测试中能够快速发现异常。
在测试前，对服务器和应用程序进行全面的性能优化，包括优化数据库、调整服务器参数等。
仔细审查和优化测试脚本，确保其模拟的场景与实际业务场景相符，避免不必要的复杂逻辑和高资源消耗操作。


2. 未来性能优化展望
未来，Jmeter 测试 https 接口的性能优化可能会朝着以下方向发展：
更加智能化的测试工具，能够自动识别和调整一些关键配置参数，以适应不同的测试场景。
与云服务的深度集成，利用云计算的弹性资源，更好地模拟大规模的并发请求。
更强大的性能分析和诊断功能，能够实时提供详细的性能指标和深入的问题根源分析。
对于 SSL 相关的优化，可能会出现更高效的加密算法和握手机制，进一步减少性能开销。


总之，随着技术的不断进步和应用场景的日益复杂，提前预防和持续优化 Jmeter 测试 https 接口的性能将变得越来越重要。我们需要不断关注最新的技术发展，采用有效的方法和策略，以确保测试结果的准确性和可靠性。