JMeter 压测并发数差异对 QPS 的巨大影响

海上孤帆

一、JMeter 压测基础概念



线程数
线程数在 JMeter 中代表虚拟用户数，用于模拟对服务器的并发访问。每个线程独立运行并发送请求，其数量直接影响到施加给服务器的压力大小。例如，设置 100 个线程，就意味着模拟 100 个用户同时向服务器发送请求。
同步定时器并发数
同步定时器的并发数用于设置集合点，即阻塞线程，直到达到指定数量的线程被阻塞，然后一起释放这些线程，从而实现更严格的并发场景。例如，设置同步定时器并发数为 50，当 50 个线程准备好后，它们会同时发起请求，瞬间给服务器造成较大压力，以测试服务器在这种高并发瞬间冲击下的处理能力。
直接线程数并发
直接线程数并发则是指在没有使用同步定时器的情况下，线程按照设置的规则直接发送请求。它更侧重于持续地向服务器发送请求，以观察服务器在一段时间内的性能表现。
在压测中，这三者都具有重要作用。线程数决定了压力的规模，同步定时器并发数用于制造瞬间的高并发场景，而直接线程数并发能反映服务器在常规压力下的性能。合理配置和运用它们，可以全面、准确地评估服务器的性能和稳定性。


二、不同并发数设置的特点




线程数的特点
线程数决定了模拟的虚拟用户数量，其特点如下：
灵活性高：可以根据测试需求自由设置不同的线程数，以模拟不同规模的用户并发情况。
对压力规模影响直接：线程数越多，施加给服务器的压力通常越大。
可逐步增加：通过逐步增加线程数，能观察服务器在不同压力水平下的性能变化。


同步定时器中设置的并发数的特点
精准控制并发瞬间：能够精确设定在某个时刻达到特定数量的线程同时发起请求，制造高度集中的并发瞬间。
强调同步性：确保线程在达到设定数量前处于阻塞状态，实现严格的同步操作。
对服务器瞬间处理能力要求高：瞬间释放大量请求，对服务器的瞬间处理能力和资源调配能力是巨大考验。


直接线程数并发的特点
持续稳定施压：线程按照规则持续发送请求，提供相对稳定的压力。
侧重长期性能观察：更适合评估服务器在较长时间内处理连续请求的性能表现。
不受同步等待影响：无需等待线程集合，直接执行请求发送。


差异对比
压力产生方式不同：线程数通过增加用户数量逐渐增大压力；同步定时器并发数是瞬间集中产生高压力；直接线程数并发则是持续稳定地施加压力。
对服务器的考验点不同：线程数主要考验服务器在不同规模压力下的整体性能；同步定时器并发数重点检验服务器瞬间处理大量请求的能力；直接线程数并发侧重考察服务器在长期持续压力下的稳定性和资源利用效率。
适用场景有别：线程数适用于全面评估服务器性能；同步定时器并发数适用于测试服务器在极端并发瞬间的表现；直接线程数并发适合观察服务器在常规持续负载下的性能。


三、QPS 与并发数的关系


QPS（Queries Per Second）即每秒查询率，是衡量服务器处理能力的重要指标，表示服务器每秒能够处理的请求次数。
不同的并发数设置会对 QPS 产生显著影响。当并发数较低时，QPS 也相对较低。例如，在一个系统中，若并发数为 10，平均响应时间为 100 毫秒，那么 QPS 约为 10 / 0.1 = 100。
随着并发数的增加，QPS 会逐渐上升。假设并发数增加到 50，平均响应时间不变，此时 QPS 约为 500。但当并发数继续增加到一定程度后，可能会出现系统瓶颈，如 CPU 利用率过高、内存不足、网络拥堵等，导致平均响应时间大幅增加，从而使得 QPS 不再上升甚至下降。
以某电商平台的促销活动为例，活动开始前，系统并发数约为 1000，平均响应时间为 200 毫秒，QPS 约为 5000。活动开始后，并发数瞬间飙升至 5000，但由于系统处理能力有限，平均响应时间增加到 500 毫秒，QPS 反而下降到约 10000。
又如一个在线教育平台，正常情况下并发数为 500，平均响应时间为 150 毫秒，QPS 约为 3333。当进行热门课程直播时，并发数增长到 2000，若系统优化得当，平均响应时间维持在 200 毫秒左右，QPS 则能提升到 10000 以上。
通过这些实际案例和数据可以看出，并发数与 QPS 并非简单的线性关系，合理设置并发数，优化系统性能，才能获得理想的 QPS 水平。



四、影响 QPS 差别的因素

服务器性能
服务器的硬件配置，如 CPU 核心数、内存大小、磁盘 I/O 速度等，对 QPS 有着直接的影响。当服务器性能有限时，无法及时处理大量并发请求，导致响应时间延长，QPS 下降。例如，在某企业的内部系统中，服务器使用的是老旧的单核 CPU 和较小的内存，当线程数和同步定时器并发数增加时，服务器很快出现 CPU 使用率过高和内存不足的情况，使得 QPS 大幅降低。


数据处理流程
复杂的数据处理流程会消耗大量的服务器资源和时间。例如，在数据库操作中，如果存在大量的关联查询、复杂的存储过程或未优化的索引，会导致数据读取和写入的延迟增加，从而影响 QPS。以一个电商网站的订单处理为例，若每次订单生成时都需要进行多层数据验证和复杂的计算，这将显著拖慢处理速度，降低 QPS。


网络带宽
有限的网络带宽可能成为瓶颈，限制数据的传输速度。当并发请求数量增多，数据传输量增大时，如果网络带宽不足，会导致数据传输延迟，进而影响 QPS。如在一个在线视频平台，高并发的视频流请求可能因网络带宽限制而出现卡顿，QPS 无法达到预期。


应用程序架构
不合理的应用程序架构，如模块之间的高耦合、缺乏缓存机制或异步处理能力不足，也会影响 QPS。例如，一个传统的单体应用在处理高并发时，由于各模块相互依赖，无法快速响应请求，导致 QPS 不理想。


资源竞争
多个线程或进程同时竞争有限的系统资源，如锁资源、共享内存等，会导致部分请求被阻塞或延迟处理，从而影响 QPS。比如在一个金融交易系统中，对关键数据的加锁操作不当，可能造成大量线程等待，降低系统的 QPS。
综上所述，线程数和同步定时器并发数不同与直接线程数并发时 QPS 差别大，是由多种因素共同作用的结果。在进行性能测试和优化时，需要综合考虑这些因素，以提升系统的 QPS 表现和整体性能。


五、最佳实践与优化策略




不同场景下合理设置并发数的建议
小型网站或应用：对于处理能力相对较弱的小型网站或应用，开始时可设置较小的并发数，如 50 - 100 个线程，逐步增加以观察服务器的响应。
中型网站或应用：此类场景可将初始并发数设置在 200 - 500 之间，根据服务器的资源和性能表现进行调整。
大型网站或应用：建议从 1000 个线程以上的并发数开始测试，尤其在电商促销、重大活动等高峰时段，需预留足够的并发数调整空间。


优化压测效果的策略和方法
数据库优化：
检查和优化慢查询语句，建立合适的索引，提高数据检索效率。
合理配置数据库缓存，减少重复的数据查询操作。


应用程序优化：
优化代码逻辑，减少不必要的计算和资源消耗。
采用缓存机制，如内存缓存或分布式缓存，提高数据访问速度。


网络优化：
增加网络带宽，确保数据传输的流畅性。
优化网络配置，减少网络延迟。


中间件优化：
对如 Tomcat、Nginx 等中间件进行性能调优，合理配置参数。
采用动静分离策略，提高服务器的处理效率。


减少日志输出：
降低日志级别，避免过多的日志输出影响性能。
定期清理过期日志，释放存储空间。


资源监控与调整：
使用 JVisualVM、JConsole 等工具实时监控服务器的资源使用情况，如 CPU、内存等。
根据监控数据及时调整并发数和系统配置。