使用 ApacheBench 進行網站的壓力測試

ApacheBench 工具程式是 Apache 網站伺服器軟體的一個附帶的工具軟體，專門用來執行網站伺服器的運行效能，特別是針對 Apache 網站伺服器 的效能分析。這支程式原本是用來檢測 Apache 網站伺服器(Web Server) 所能夠提供的效能，特別是可以看出 Apache 網站伺服器能提供每秒能送出多少網頁，當然的，也可以用在任何其他的網站伺服器，例如說：IIS 或 lighttpd。

你可以到 Apache HTTP Server 網站下載最新版，如果你要在 Windows 的環境執行 ApacheBench 可以直接下載 Win32 Binary 的版本就好，由於線上所提供的版本是 MSI 的封裝檔，安裝好之後也等同於在你的電腦內安裝了一套 Apache HTTP Server，如果你不需要多執行一套 Apache HTTP Server 的話，你可以在安裝好之後進入 C:\Program Files\Apache Group\Apache2\bin 目錄，找到 ab.exe 執行檔，複製出來後再移除 Apache 安裝即可，因為 ab.exe 是可以獨立執行的，不需要任何關連的 dll 檔。

底下是 ab.exe 的使用參數摘要說明，若要看詳細說明可以看這裡（或中文翻譯）：

C:\>ab -hUsage: ab [options] [http://]hostname[:port]/pathOptions are:    -n requests     Number of requests to perform    -c concurrency  Number of multiple requests to make    -t timelimit    Seconds to max. wait for responses    -p postfile     File containing data to POST    -T content-type Content-type header for POSTing    -v verbosity    How much troubleshooting info to print    -w              Print out results in HTML tables    -i              Use HEAD instead of GET    -x attributes   String to insert as table attributes    -y attributes   String to insert as tr attributes    -z attributes   String to insert as td or th attributes    -C attribute    Add cookie, eg. 'Apache=1234. (repeatable)    -H attribute    Add Arbitrary header line, eg. 'Accept-Encoding: gzip'                    Inserted after all normal header lines. (repeatable)    -A attribute    Add Basic WWW Authentication, the attributes                    are a colon separated username and password.    -P attribute    Add Basic Proxy Authentication, the attributes                    are a colon separated username and password.    -X proxy:port   Proxyserver and port number to use    -V              Print version number and exit    -k              Use HTTP KeepAlive feature    -d              Do not show percentiles served table.    -S              Do not show confidence estimators and warnings.    -g filename     Output collected data to gnuplot format file.    -e filename     Output CSV file with percentages served    -h              Display usage information (this message)

而我經常使用的參數摘要如下：

1. 同時 10 個連線，連續點擊 10000 次 ( 每個 Request 執行完畢後都會自動斷線，然後再重新連線 )

ab -n 10000 -c 10 http://www.example.com/index.aspx

2. 同時 10 個連線，連續點擊 10000 次，並且使用 Keep-Alive 方式連線（當 Web Server 有支援 Keep-Alive 功能時 ApacheBench 會在同一個連線下連續點擊該網頁）

ab -n 10000 -c 10 -k http://www.example.com/index.aspx

3. 將測試的效能原始資料匯出成 CSV 檔

ab -e output.csv -n 10000 -c 10 http://www.example.com/index.aspx

   匯出的 output.csv 內容如下：

Percentage served,Time in ms0,6.200000e+0011,6.200000e+0012,6.200000e+0013,6.200000e+0014,6.200000e+0015,6.200000e+0016,6.200000e+0017,6.200000e+0018,6.200000e+0019,6.200000e+00110,6.200000e+00111,6.200000e+00112,6.200000e+00113,6.200000e+00114,6.200000e+001......

   上表所代表的每一列代表送出的百分比，第二個欄位是當下的 "Time per request" (每個要求所花費的時間)，單位是豪秒(millisecond)。

如何有效的檢視結果

壓力測試的核心在於如何分析結果，底下我用一個測試的結果說明每個欄位所代表的意義。如果你只要看重點的話，可以看 Failed requests、Requests per second、與 Time per request 這三個參數也就差不多夠了。其中的 Failed requests 的數量太高的話，很有可能代表你的 Web Application 的穩定度不夠，而導致使用大量要求時無法回應需求 。而 Request per second 代表你每表可送出的回應數有多少，代表你 Web Application 的承載量有多少（在不考慮頻寬限制的情況下）。

C:\>ab -d -e a.csv -v 1 -n 1000 -c 3 http://www.example.com/index.aspxThis is ApacheBench, Version 2.0.41-dev <$Revision: 1.121.2.12 $> apache-2.0Copyright (c) 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/Copyright (c) 2006 The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/Benchmarking www.m-taoyuan.tw (be patient)Completed 100 requestsCompleted 200 requestsCompleted 300 requestsCompleted 400 requestsCompleted 500 requestsCompleted 600 requestsCompleted 700 requestsCompleted 800 requestsCompleted 900 requestsFinished 1000 requestsServer Software:        Microsoft-IIS/6.0Server Hostname:        www.m-taoyuan.twServer Port:            80Document Path:          /index.aspxDocument Length:        25986 bytesConcurrency Level:      3Time taken for tests:   25.734375 secondsComplete requests:      1000Failed requests:        0Write errors:           0Total transferred:      26372000 bytesHTML transferred:       25986000 bytesRequests per second:    38.86 [#/sec] (mean)Time per request:       77.203 [ms] (mean)Time per request:       25.734 [ms] (mean, across all concurrent requests)Transfer rate:          1000.72 [Kbytes/sec] receivedConnection Times (ms)              min  mean[+/-sd] median   maxConnect:        0    1   4.4      0      15Processing:    62   75   9.1     78     109Waiting:       46   64   8.0     62     109Total:         62   76   9.3     78     109

如上表顯示的結果來說明，我一個欄位一個欄位的講解如下：

• Server Software:    Web主機的作業系統與版本(若Web主機設定關閉此資訊則無)
• Server Hostname:  Web主機的IP位址(Hostname)
• Server Port:           Web主機的連接埠(Port)
• Document Path:     測試網址的路徑部分
• Document Length: 測試網頁回應的網頁大小
• Concurrency Level: 同時進行壓力測試的人數
• Time taken for tests: 本次壓力測試所花費的總秒數
• Complete requests: 完成的要求數(Requests)
• Failed requests:      失敗的要求數(Requests)
• Write errors:           寫入失敗的數量
• Total transferred:   本次壓力測試的總數據傳輸量(包括 HTTP Header 的資料也計算在內)
• HTML transferred:  本次壓力測試的總數據傳輸量(僅計算回傳的 HTML 的資料)
• Requests per second: 平均每秒可回應多少要求
• Time per request:  平均每個要求所花費的時間(單位: 豪秒)
• Time per request:  平均每個要求所花費的時間，跨所有同時連線數的平均值(單位: 豪秒)
• Transfer rate:         從 ab 到 Web Server 之間的網路傳輸速度

最後的 Connection Times (ms) 指的是壓力測試時的連線處理時間：

橫軸欄位的部分：

• min:       最小值
• mean:    平均值(正、負標準差)
• median: 平均值(中間值)
• max:      最大值

縱軸欄位的部分：

• Connect:     從 ab 發出 TCP 要求到 Web 主機所花費的建立時間。
• Processing:  從 TCP 連線建立後，直到 HTTP 回應(Response)的資料全部都收到所花的時間。
• Waiting:       從發送 HTTP 要求完後，到 HTTP 回應(Response)第一個 Byte 所等待的時間。
• Total:           等於 Connect + Processing 的時間（因為 Waiting 包含在 Processing 時間內了）

壓力測試的基本觀念

• 排除頻寬的限制
  • 做壓力測試通常不會考量「頻寬的限制」，所以一般來說不會將測試的主機擺在遠端機房、然後測試程式擺在公司內部的主機，而是會將壓力測試的 Client 跟 Web 主機擺在同一個網段下進行壓力測試。
  • 因為「頻寬」只要花錢就會有了，但是主機的承載量卻是有限的，從遠端進行壓力測試主要的限制是在「頻寬」而非「效能」，所以從遠端單點進行壓力測試毫無任何意義可言，這樣是測不出主機的效能極限的。
  • 如果你有能力與資源進行大規模（多點）壓力測試的話，透過遠端進行壓力測試才有意義。
• 壓力要循序漸進
  • 你不要一下字就執行同時連線數 100 人，而是要循序漸進的慢慢加同時連線數上去，才不會讓 Web Application 一下字承受過大的負載而導致效能的數據不正確（例如說 Failed requests 過高），但這只是建議，你也可以一下子操死你的主機，反正你在測主機的極限嘛！