面試官：說說你之前負責的系統，QPS 能達到多少？
文章首發自個人微信公眾號：小哈學Java
個人網站地址： www.exception.site/wrk
被面試官經常問到之前開發的系統介面 QPS 能達到多少，經常給不出一個數值，支支吾吾，導致整體面試效果降低？
原因基本是一些公司中，做完功能測試就完了，壓根不會有效能測試這一步，或者說併發量較少，沒有必要進行效能測試，亦或者，交給測試人員後，只要整體問題不大，測試報告一般也是不會再給後端人員看的，這就導致我們在面試的時候，場面一度尷尬 ！！！
其實，不單單是針對面試，作為一名後端開發者，我們在完成一個介面開發後，在交給測試工程師之前，經常也會想知道，自己寫的這個介面的效能如何呢？吞吐量能達到多少？QPS（Query per second 每秒處理完的請求數） 能達到多少呢？
這個時候，我們就需要藉助一些常用的效能測試工具，如 Apache ab, Apache JMeter (網際網路公司用的較多)，LoadRunner 等。
我們今天主要說一說輕量級效能測試工具 wrk 。
目錄
一、什麼是 wrk 二、 wrk 的優勢&劣勢
- 2.1 優勢
- 2.2 劣勢
三、wrk 安裝
- 3.1 Linux 安裝
- 3.2 MacOS 安裝
- 3.3 Window 10 安裝
- 3.4 驗證一下，是否安裝成功
四、如何使用
- 4.1 簡單使用
- 4.2 wrk 子命令引數說明
- 4.3 測試報告
- 4.4 使用 Lua 指令碼進行復雜測試
五、總結 六、參考文件 七、贈送面試&學習福利資源
一、什麼是 wrk
摘自官方 GitHub 上的英文介紹：
翻譯一下：
wrk 是一款針對 Http 協議的基準測試工具，它能夠在單機多核 CPU 的條件下，使用系統自帶的高效能 I/O 機制，如 epoll，kqueue 等，通過多執行緒和事件模式，對目標機器產生大量的負載。
PS: 其實，wrk 是複用了 redis 的 ae 非同步事件驅動框架，準確來說 ae 事件驅動框架並不是 redis 發明的, 它來至於 Tcl 的直譯器 jim, 這個小巧高效的框架, 因為被 redis 採用而被大家所熟知。
二、 wrk 的優勢&劣勢
2.1 優勢
在說 wrk 的優勢之前，瞅一下 wrk 的 GitHub Star 數，也能側面反映下它的可靠性：
Wow ! 截止筆者截圖為止, Star 數已經達到了 19742 !!!
再來說說 wrk 的優勢：
-
輕量級效能測試工具;
-
安裝簡單（相對 Apache ab 來說）;
-
學習曲線基本為零，幾分鐘就能學會咋用了；
-
基於系統自帶的高效能 I/O 機制，如 epoll, kqueue, 利用非同步的事件驅動框架，通過很少的執行緒就可以壓出很大的併發量；
2.2 劣勢
wrk 目前僅支援單機壓測，後續也不太可能支援多機器對目標機壓測，因為它本身的定位，並不是用來取代 JMeter, LoadRunner 等專業的測試工具，wrk 提供的功能，對我們後端開發人員來說，應付日常介面效能驗證還是比較友好的。
三、wrk 安裝
wrk 只能被安裝在類 Unix 系統上，所以我們需要一個 Linux 或者 MacOS 環境。Windows 10 安裝需要開啟自帶的 Ubuntu 子系統。
3.1 Linux 安裝
3.1.1 Ubuntu/Debian
依次執行如下命令：
sudo apt-get install build-essential libssl-dev git -y git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk cd wrk make # 將可執行檔案移動到 /usr/local/bin 位置 sudo cp wrk /usr/local/bin 複製程式碼
3.2.2 CentOS / RedHat / Fedora
依次執行如下命令：
sudo yum groupinstall 'Development Tools' sudo yum install -y openssl-devel git git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk cd wrk make # 將可執行檔案移動到 /usr/local/bin 位置 sudo cp wrk /usr/local/bin 複製程式碼
3.2 MacOS 安裝
Mac 系統也可以通過先編譯的方式來安裝，但是更推薦使用 brew 的方式來安裝, 步驟如下：
- 安裝 Homebrew，安裝方式參考官網brew.sh （也就一行命令的事）;
- 安裝 wrk:
brew install wrk;
3.3 Window 10 安裝
Windown 10 需要在 Windows 功能 裡勾選 適用於 Linux 的 Windows 子系統 , 然後通過 bash 命令切換到 Ubuntu 子系統。接下來，參考 3.1.1 Ubuntu 的操作系通中，安裝 wrk 的步驟。
由於筆者使用的是 MacOS, Windows 上的安裝步驟，並沒有實際操作過，具體安裝步驟，您可以參考官方 Windows 10 的安裝教程： github.com/wg/wrk/wiki… ，或者用您喜歡的搜尋引擎來搜尋 Windows 10 如何啟用 Ubuntu 子系統後，再安裝 wrk，亦或者通過安裝 Linux 虛擬機器的方式來使用 wrk。
3.4 驗證一下，是否安裝成功
命令列中輸入命令：
wrk -v 複製程式碼
輸出如上資訊，說明安裝成功了！
四、如何使用
安裝成功了，要如何使用呢？
4.1 簡單使用
wrk -t12 -c400 -d30s http://www.baidu.com 複製程式碼
這條命令表示，利用 wrk 對 www.baidu.com 發起壓力測試，執行緒數為 12，模擬 400 個併發請求，持續 30 秒。
4.2 wrk 子命令引數說明
除了上面簡單示例中使用到的子命令引數， wrk 還有其他更豐富的功能，命令列中輸入 wrk --help , 可以看到支援以下子命令：
[root@VM_0_5_centos ~]# wrk --help Usage: wrk <options> <url> Options: -c, --connections <N>Connections to keep open -d, --duration<T>Duration of test -t, --threads<N>Number of threads to use -s, --script<S>Load Lua script file -H, --header<H>Add header to request --latencyPrint latency statistics --timeout<T>Socket/request timeout -v, --versionPrint version details Numeric arguments may include a SI unit (1k, 1M, 1G) Time arguments may include a time unit (2s, 2m, 2h) 複製程式碼
翻譯一下：
使用方法: wrk <選項> <被測HTTP服務的URL> Options: -c, --connections <N>跟伺服器建立並保持的TCP連線數量 -d, --duration<T>壓測時間 -t, --threads<N>使用多少個執行緒進行壓測 -s, --script<S>指定Lua指令碼路徑 -H, --header<H>為每一個HTTP請求新增HTTP頭 --latency在壓測結束後，列印延遲統計資訊 --timeout<T>超時時間 -v, --version列印正在使用的wrk的詳細版本資訊 <N>代表數字引數，支援國際單位 (1k, 1M, 1G) <T>代表時間引數，支援時間單位 (2s, 2m, 2h) 複製程式碼
PS: 關於執行緒數，並不是設定的越大，壓測效果越好，執行緒設定過大，反而會導致執行緒切換過於頻繁，效果降低，一般來說，推薦設定成壓測機器 CPU 核心數的 2 倍到 4 倍就行了。
4.3 測試報告
執行壓測命令:
wrk -t12 -c400 -d30s --latency http://www.baidu.com 複製程式碼
執行上面的壓測命令，30 秒壓測過後，生成如下壓測報告：
Running 30s test @ http://www.baidu.com 12 threads and 400 connections Thread StatsAvgStdevMax+/- Stdev Latency386.32ms380.75ms2.00s86.66% Req/Sec17.0613.91252.0087.89% Latency Distribution 50%218.31ms 75%520.60ms 90%955.08ms 99%1.93s 4922 requests in 30.06s, 73.86MB read Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 311 Requests/sec:163.76 Transfer/sec:2.46MB 複製程式碼
我們來具體說一說，報告中各項指標都代表什麼意思：
Running 30s test @ http://www.baidu.com （壓測時間30s） 12 threads and 400 connections （共12個測試執行緒，400個連線） （平均值） （標準差）（最大值）（正負一個標準差所佔比例） Thread StatsAvgStdevMax+/- Stdev （延遲） Latency386.32ms380.75ms2.00s86.66% (每秒請求數) Req/Sec17.0613.91252.0087.89% Latency Distribution （延遲分佈） 50%218.31ms 75%520.60ms 90%955.08ms 99%1.93s 4922 requests in 30.06s, 73.86MB read (30.06s內處理了4922個請求，耗費流量73.86MB) Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 311 (發生錯誤數) Requests/sec:163.76 (QPS 163.76,即平均每秒處理請求數為163.76) Transfer/sec:2.46MB (平均每秒流量2.46MB) 複製程式碼
可以看到，壓測報告還是非常直觀的！
標準差啥意思？標準差如果太大說明樣本本身離散程度比較高，有可能系統性能波動較大。
4.4 使用 Lua 指令碼進行復雜測試
您可能有疑問了，你這種進行 GET 請求還湊合，我想進行 POST 請求咋辦？而且我想每次的請求引數都不一樣，用來模擬使用者使用的實際場景，又要怎麼弄呢？
對於這種需求，我們可以通過編寫 Lua 指令碼的方式，在執行壓測命令時，通過引數 --script 來指定 Lua 指令碼，來滿足個性化需求。
4.4.1 wrk 對 Lua 指令碼的支援
wrk 支援在三個階段對壓測進行個性化，分別是啟動階段、執行階段和結束階段。每個測試執行緒，都擁有獨立的Lua 執行環境。
啟動階段:
function setup(thread) 複製程式碼
在指令碼檔案中實現 setup 方法，wrk 就會在測試執行緒已經初始化，但還沒有啟動的時候呼叫該方法。wrk會為每一個測試執行緒呼叫一次 setup 方法，並傳入代表測試執行緒的物件 thread 作為引數。setup 方法中可操作該 thread 物件，獲取資訊、儲存資訊、甚至關閉該執行緒。
thread.addr- get or set the thread's server address thread:get(name)- get the value of a global in the thread's env thread:set(name, value) - set the value of a global in the thread's env thread:stop()- stop the thread 複製程式碼
執行階段：
function init(args) function delay() function request() function response(status, headers, body) 複製程式碼
-
init(args): 由測試執行緒呼叫，只會在進入執行階段時，呼叫一次。支援從啟動 wrk 的命令中，獲取命令列引數； -
delay()： 在每次傳送請求之前呼叫，如果需要定製延遲時間，可以在這個方法中設定； -
request(): 用來生成請求, 每一次請求都會呼叫該方法，所以注意不要在該方法中做耗時的操作； -
response(status, headers, body): 在每次收到一個響應時被呼叫，為提升效能，如果沒有定義該方法，那麼wrk不會解析headers和body；
結束階段：
function done(summary, latency, requests) 複製程式碼
done() 方法在整個測試過程中只會被呼叫一次，我們可以從給定的引數中，獲取壓測結果，生成定製化的測試報告。
自定義 Lua 指令碼中可訪問的變數以及方法：
變數：wrk
wrk = {
scheme= "http",
host= "localhost",
port= 8080,
method= "GET",
path= "/",
headers = {},
body= nil,
thread= <userdata>,
}
複製程式碼
以上定義了一個 table 型別的全域性變數，修改該 wrk 變數，會影響所有請求。
方法：
wrk.fomat wrk.lookup wrk.connect
上面三個方法解釋如下：
function wrk.format(method, path, headers, body) wrk.format returns a HTTP request string containing the passed parameters merged with values from the wrk table. # 根據引數和全域性變數 wrk，生成一個 HTTP rquest 字串。 function wrk.lookup(host, service) wrk.lookup returns a table containing all known addresses for the host and service pair. This corresponds to the POSIX getaddrinfo() function. # 給定 host 和 service（port/well known service name），返回所有可用的伺服器地址資訊。 function wrk.connect(addr) wrk.connect returns true if the address can be connected to, otherwise it returns false. The address must be one returned from wrk.lookup(). # 測試給定的伺服器地址資訊是否可以成功建立連線 複製程式碼
4.4.1 通過 Lua 指令碼壓測示例
呼叫 POST 介面：
wrk.method = "POST" wrk.body= "foo=bar&baz=quux" wrk.headers["Content-Type"] = "application/x-www-form-urlencoded" 複製程式碼
注意: wrk 是個全域性變數，這裡對其做了修改，使得所有請求都使用 POST 的方式，並指定了 body 和 Content-Type頭。
自定義每次請求的引數：
request = function() uid = math.random(1, 10000000) path = "/test?uid=" .. uid return wrk.format(nil, path) end 複製程式碼
在 request 方法中，隨機生成 1~10000000 之間的 uid，並動態生成請求 URL.
每次請求前，延遲 10ms:
function delay() return 10 end 複製程式碼
請求的介面需要先進行認證，獲取 token 後，才能發起請求，咋辦？
token = nil
path= "/auth"
request = function()
return wrk.format("GET", path)
end
response = function(status, headers, body)
if not token and status == 200 then
token = headers["X-Token"]
path= "/test"
wrk.headers["X-Token"] = token
end
end
複製程式碼
上面的指令碼表示，在 token 為空的情況下，先請求 /auth 介面來認證，獲取 token, 拿到 token 以後，將 token 放置到請求頭中，再請求真正需要壓測的 /test 介面。
壓測支援 HTTP pipeline 的服務：
init = function(args)
local r = {}
r[1] = wrk.format(nil, "/?foo")
r[2] = wrk.format(nil, "/?bar")
r[3] = wrk.format(nil, "/?baz")
req = table.concat(r)
end
request = function()
return req
end
複製程式碼
通過在 init 方法中將三個 HTTP請求拼接在一起，實現每次傳送三個請求，以使用 HTTP pipeline。
五、總結
本文中，我們學習了輕量級效能測試工具 wrk, 如何安裝，以及具體的使用方法，包括通過 Lua 指令碼來個性化定製請求等。希望讀完本文，能對您有所幫助哦！
六、參考文件：
六、贈送 | 面試&學習福利資源
最近在網上發現一個不錯的 PDF 資源《Java 核心面試知識.pdf》分享給大家，不光是面試，學習，你都值得擁有！！！
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