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压测好工具推荐Webbench源码分享

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    [LV.10]测试总司令

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    发表于 2023-1-3 11:05:04 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    一、我与webbench二三事
      Webbench是一个在linux下使用的非常简单的网站压测工具。它使用fork()模拟多个客户端同时访问我们设定的URL,测试网站在压力下工作的性能。Webbench使用C语言编写,下面是其下载链接:
      http://home.tiscali.cz/~cz210552/webbench.html
      说到这里,我赶脚非常有必要给这个网站局部一个截图,如下图:

      第一次看到这张图片,着实吃了一精!居然是2004年最后一次更新,我和我的小伙伴们都惊呆了。不过既然现在大家还都使用,其中一定有些很通用的思想,所以我不妨学习一下,也能为以后的工具开发做铺垫。当然,另外一个让我冲动地想研究一下的原因是,webbench的代码实在太简洁了,源码加起来不到600行……
      把webbench-1.5.tar.gz这个文件下载下来之后解压缩,进入webbench-1.5文件夹,然后执行make,就可以看到文件夹下多了一个可执行程序webbench。尝试运行一下,就可以得到如图所示的结果。

      可以看到,我们模拟了10个client同时访问URL所示的某个图片,测试执行了5秒。最终得到的结果是,我们发送http GET请求的速度为188892pages/min,服务器响应速度为5518794bytes/sec,请求中有15741个成功,0个失败。
      大概知道了怎么用以后,我们就可以深入了解其源代码了。
      二、与webbench的初步相识
      我们首先来看一下webbench的工作流程,如下图:

      webbench主要的工作原理就是以下几点:
      1. 主函数进行必要的准备工作,进入bench开始压测。
      2. bench函数使用fork模拟出多个客户端,调用socket并发请求,每个子进程记录自己的访问数据,并写入管道。
      3. 父进程从管道读取子进程的输出信息。
      4. 使用alarm函数进行时间控制,到时间后会产生SIGALRM信号,调用信号处理函数使子进程停止。
      5. 最后只留下父进程将所有子进程的输出数据汇总计算,输出到屏幕上。
      三、走进webbench的内心世界
      接下来我们详细截图webbench的源代码。查看webbench的源代码,发现代码文件只有两个,Socket.c和webbench.c。首先看一下Socket.c,它当中只有一个函数int Socket(const char *host, int clientPort),大致内容如下:
      int Socket(const char *host, int clientPort)
      {
          //以host为服务器端ip,clientPort为服务器端口号建立socket连接
          //连接类型为TCP,使用IPv4网域
          //一旦出错,返回-1
          //正常连接,则返回socket描述符
      }


       这段代码比较直观,因此就不列举其中的细节了。此函数供另外一个文件webbench.c中的函数调用。
      接着我们来瞧一下webbench.c文件。这个文件中包含了以下几个函数,我们一一列举出来:
      static void alarm_handler(int signal); //为方便下文引用,我们称之为函数1。
      static void usage(void); //函数2
      void build_request(const char *url); //函数3
      static int bench(void); //函数4
      void benchcore(const char *host, const int port, const char *req); //函数5
      int main(int argc, char *argv[]); //函数6


       下面我们分别做讲解。
      (1)全局变量列表
      源文件中出现在所有函数前面的全局变量,主要有以下几项,我们以注释的方式解释其在程序中的用途。
      volatile int timerexpired=0;//判断压测时长是否已经到达设定的时间
      int speed=0; //记录进程成功得到服务器响应的数量
      int failed=0;//记录失败的数量(speed表示成功数,failed表示失败数)
      int bytes=0;//记录进程成功读取的字节数
      int http10=1;//http版本,0表示http0.9,1表示http1.0,2表示http1.1
      int method=METHOD_GET; //默认请求方式为GET,也支持HEAD、OPTIONS、TRACE
      int clients=1;//并发数目,默认只有1个进程发请求,通过-c参数设置
      int force=0;//是否需要等待读取从server返回的数据,0表示要等待读取
      int force_reload=0;//是否使用缓存,1表示不缓存,0表示可以缓存页面
      int proxyport=80; //代理服务器的端口
      char *proxyhost=NULL; //代理服务器的ip
      int benchtime=30; //压测时间,默认30秒,通过-t参数设置
      int mypipe[2]; //使用管道进行父进程和子进程的通信
      char host[MAXHOSTNAMELEN]; //服务器端ip
      char request[REQUEST_SIZE]; //所要发送的http请求


      (2)函数1: static void alarm_handler(int signal);
      首先,来看一下最简单的函数,即函数1,它的内容如下:
      static void alarm_handler(int signal)
      {
         timerexpired=1;
      }


       webbench在运行时可以设定压测的持续时间,以秒为单位。例如我们希望测试30秒,也就意味着压测30秒后程序应该退出了。webbench中使用信号(signal)来控制程序结束。函数1是在到达结束时间时运行的信号处理函数。它仅仅是将一个记录是否超时的变量timerexpired标记为true。后面会看到,在程序的while循环中会不断检测此值,只有timerexpired=1,程序才会跳出while循环并返回。
      (3)函数2 :static void usage(void);
      其内容如下:
      static void usage(void)
      {
         fprintf(stderr,
          "webbench [option]... URL\n"
          "  -f|--force               Don't wait for reply from server.\n"
          "  -r|--reload              Send reload request - Pragma: no-cache.\n"
          "  -t|--time <sec>          Run benchmark for <sec> seconds. Default 30.\n"
          "  -p|--proxy <server:port> Use proxy server for request.\n"
          "  -c|--clients <n>         Run <n> HTTP clients at once. Default one.\n"
          "  -9|--http09              Use HTTP/0.9 style requests.\n"
          "  -1|--http10              Use HTTP/1.0 protocol.\n"
          "  -2|--http11              Use HTTP/1.1 protocol.\n"
          "  --get                    Use GET request method.\n"
          "  --head                   Use HEAD request method.\n"
          "  --options                Use OPTIONS request method.\n"
          "  --trace                  Use TRACE request method.\n"
          "  -?|-h|--help             This information.\n"
          "  -V|--version             Display program version.\n"
          );
      };


       从名字来看就很明显,这是教你如何使用webbench的函数,在linux命令行调用webbench方法不对的时候运行,作为提示。有一些比较常用的,比如-c来指定并发进程的多少;-t指定压测的时间,以秒为单位;支持HTTP0.9,HTTP1.0,HTTP1.1三个版本;支持GET,HEAD,OPTIONS,TRACE四种请求方式。不要忘了调用时,命令行最后还应该附上要测的服务端URL。
      (4)函数3:void build_request(const char *url);
      这个函数主要操作全局变量char request[REQUEST_SIZE],根据url填充其内容。一个典型的http GET请求如下:
      GET /test.jpg HTTP/1.1
      User-Agent: WebBench 1.5
      Host:192.168.10.1
      Pragma: no-cache
      Connection: close


      build_request函数的目的就是要把类似于以上这一大坨信息全部存到全局变量request[REQUEST_SIZE]中,其中换行操作使用的是”\r\n”。而以上这一大坨信息的具体内容是要根据命令行输入的参数,以及url来确定的。该函数使用了大量的字符串操作函数,例如strcpy,strstr,strncasecmp,strlen,strchr,index,strncpy,strcat。对这些基础函数不太熟悉的同学可以借这个函数复习一下。build_request的具体内容在此不做过多阐述。
      (5)函数6:int main(int argc, char *argv[]);
      之所以把函数6放在了函数4和函数5之前,是因为函数4和5是整个工具的最核心代码,我们把他放在最后分析。先来看一下整个程序的起始点:主函数(即函数6)。
      int main(int argc, char *argv[])
      {
          /*函数最开始,使用getopt_long函数读取命令行参数,
          来设置(1)中所提及的全局变量的值。
          关于getopt_long的具体使用方法,这里有一个配有讲解的小例子,可以帮助学习:
          http://blog.csdn.net/lanyan822/article/details/7692013
          在此期间如果出现错误,会调用函数2告知用户此工具使用方法,然后退出。
          */

          build_request(argv[optind]); //参数读完后,argv[optind]即放在命令行最后的url
                                    //调用函数3建立完整的HTTP request,
                                  //HTTP request存储在全部变量char request[REQUEST_SIZE]

          /*接下来的部分,main函数的所有代码都是在网屏幕上打印此次测试的信息,
          例如即将测试多少秒,几个并发进程,使用哪个HTTP版本等。
          这些信息并非程序核心代码,因此我们也略去。
          */

          return bench(); //简简单单一句话,原来,压力测试在这最后一句才真正开始!
                       //所有的压测都在bench函数(即函数4)实现
      }


       这真是一件很浪费感情的事情,看了半天,一直到最后一句才开始执行真正的测试过程,前面的都是一些准备工作。好了,那我们现在开始进入到static int bench(void)中。
      (6)函数4:static int bench(void);
      源码如下:
      static int bench(void){
        int i,j,k;   
        pid_t pid=0;
        FILE *f;

        i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport); //调用了Socket.c文件中的函数
        if(i<0){ /*错误处理*/ }
        close(i);
        if(pipe(mypipe)){ /*错误处理*/ } //管道用于子进程向父进程回报数据
        for(i=0;i<clients;i++){//根据clients大小fork出来足够的子进程进行测试
             pid=fork();
             if(pid <= (pid_t) 0){
                 sleep(1); /* make childs faster */
                 break;
             }
        }
        if( pid< (pid_t) 0){ /*错误处理*/ }
        if(pid== (pid_t) 0){//如果是子进程,调用benchcore进行测试
          if(proxyhost==NULL)
            benchcore(host,proxyport,request);
          else
            benchcore(proxyhost,proxyport,request);
           f=fdopen(mypipe[1],"w");//子进程将测试结果输出到管道
           if(f==NULL){ /*错误处理*/ }
           fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
           fclose(f);
           return 0;
        } else{//如果是父进程,则从管道读取子进程输出,并作汇总
           f=fdopen(mypipe[0],"r");
            if(f==NULL) { /*错误处理*/ }
            setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
            speed=0;  failed=0;  bytes=0;
            while(1){ //从管道读取数据,fscanf为阻塞式函数
                pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);
                if(pid<2){ /*错误处理*/ }
                speed+=i;  failed+=j;  bytes+=k;
                if(--clients==0) break;//这句用于记录已经读了多少个子进程的数据,读完就退出
            }
            fclose(f);
          //最后将结果打印到屏幕上
           printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",
                (int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)), (int)(bytes/(float)benchtime), speed, failed);
        }
        return i;
      }


       这段代码,一上来先进行了一次socket连接,确认能连通以后,才进行后续步骤。调用pipe函数初始化一个管道,用于子进行向父进程汇报测试数据。子进程根据clients数量fork出来。每个子进程都调用函数5进行测试,并将结果输出到管道,供父进程读取。父进程负责收集所有子进程的测试数据,并汇总输出。
      (7)函数5:void benchcore(const char *host,const int port,const char *req);
      源码如下:
      void benchcore(const char *host,const int port,const char *req){
       int rlen;
       char buf[1500];//记录服务器响应请求所返回的数据
       int s,i;
       struct sigaction sa;
       sa.sa_handler=alarm_handler; //设置函数1为信号处理函数
       sa.sa_flags=0;
       if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL)) //超时会产生信号SIGALRM,用sa中的指定函数处理
          exit(3);

       alarm(benchtime);//开始计时
       rlen=strlen(req);
       nexttry:while(1){
          if(timerexpired){//一旦超时则返回
             if(failed>0){failed--;}
             return;
          }
          s=Socket(host,port);//调用Socket函数建立TCP连接
          if(s<0) { failed++;continue;}
          if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;} //发出请求
            if(http10==0) //针对http0.9做的特殊处理
              if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}

          if(force==0){//全局变量force表示是否要等待服务器返回的数据
              while(1){
              if(timerexpired) break;
                i=read(s,buf,1500);//从socket读取返回数据
                if(i<0) {
                failed++;
                close(s);
                goto nexttry;
              }else{
                if(i==0) break;
                  else
                    bytes+=i;
              }
              }
          }
          if(close(s)) {failed++;continue;}
          speed++;
       }
      }


       benchcore是子进程进行压力测试的函数,被每个子进程调用。这里使用了SIGALRM信号来控制时间,alarm函数设置了多少时间之后产生SIGALRM信号,一旦产生此信号,将运行函数1,使得timerexpired=1,这样可以通过判断timerexpired值来退出程序。另外,全局变量force表示我们是否在发出请求后需要等待服务器的响应结果。
      四、昨天,今天,明天
      了解了webbench的具体代码以后,下面一步就要考虑一下如何进行改进了。代码中有一些过时的函数可以更新一下,加入一些新的功能,例如支持POST方法,支持异步压测等,这些就留到以后去探索了。第一次写源码分析,望多多指教。希望本文能帮助大家在以后与webbench愉快地玩耍。且用且珍惜!

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