烂泥：apache性能测试工具ab的应用

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本文首发于烂泥行天下。

　　网站性能压力测试是服务器网站性能调优过程中必不可缺少的一环。只有让服务器处在高压情况下，才能真正体现出软件、硬件等各种设置不当所暴露出的问题。
　　性能测试工具目前最常见的有以下几种：ab、http_load、webbench、siege。今天我们专门来介绍ab。
　　ab是apache自带的压力测试工具。ab非常实用，它不仅可以对apache服务器进行网站访问压力测试，也可以对或其它类型的服务器进行压力测试。比如nginx、tomcat、IIS等。
　　下面我们开始介绍有关ab命令的使用：
　　1、ab的原理
　　2、ab的安装
　　3、ab参数说明
　　4、ab性能指标
　　5、ab实际使用
　　6、测试nginx性能
　　一、ab的原理
　　ab是apachebench命令的缩写。
　　ab的原理：ab命令会创建多个并发访问线程，模拟多个访问者同时对某一URL地址进行访问。它的测试目标是基于URL的，因此，它既可以用来测试apache的负载压力，也可以测试nginx、lighthttp、tomcat、IIS等其它Web服务器的压力。
　　ab命令对发出负载的计算机要求很低，它既不会占用很高CPU，也不会占用很多内存。但却会给目标服务器造成巨大的负载，其原理类似CC***。自己测试使用也需要注意，否则一次上太多的负载。可能造成目标服务器资源耗完，严重时甚至导致死机。
　　二、ab的安装
　　ab的安装非常简单，如果是源码安装apache的话，那就更简单了。apache安装完毕后ab命令存放在apache安装目录的bin目录下。如下：
　　/usr/local/apache2/bin
　　
　　如果apache 是通过yum的RPM包方式安装的话，ab命令默认存放在/usr/bin目录下。如下：
　　which ab
　　
　　注意：如果不想安装apache但是又想使用ab命令的话，我们可以直接安装apache的工具包httpd-tools。如下：
　　yum -y install httpd-tools
　　
　　查看ab是否安装成功，可以切换到上述目录下，使用ab –V命令进行检测。如下：
　　ab -V
　　
　　如果ab安装成功，通过ab –V命令则会显示ab的相迎版本，如上图示。
　　注意以上是在linux平台下进行安装的，如果是windows平台下，我们也可以下载对应的apache版本进行安装。
　　目前apache最新版2.4.10，apache官网已经没有windows下载的版本。但是我们可以下载apache官网提供的集成软件包，如下：
　　
　　三、ab参数说明
　　有关ab命令的使用，我们可以通过帮助命令进行查看。如下：
　　ab --help
　　
　　下面我们对这些参数，进行相关说明。如下：
　　-n在测试会话中所执行的请求个数。默认时，仅执行一个请求。
　　-c一次产生的请求个数。默认是一次一个。
　　-t测试所进行的最大秒数。其内部隐含值是-n 50000，它可以使对服务器的测试限制在一个固定的总时间以内。默认时，没有时间限制。
　　-p包含了需要POST的数据的文件。
　　-P对一个中转代理提供BASIC认证信任。用户名和密码由一个:隔开，并以base64编码形式发送。无论服务器是否需要(即, 是否发送了401认证需求代码)，此字符串都会被发送。
　　-T POST数据所使用的Content-type头信息。
　　-v设置显示信息的详细程度-4或更大值会显示头信息，3或更大值可以显示响应代码(404,200等),2或更大值可以显示警告和其他信息。
　　-V显示版本号并退出。
　　-w以HTML表的格式输出结果。默认时，它是白色背景的两列宽度的一张表。
　　-i执行HEAD请求，而不是GET。
　　-x设置属性的字符串。
　　-X对请求使用代理服务器。
　　-y设置属性的字符串。
　　-z设置属性的字符串。
　　-C对请求附加一个Cookie:行。其典型形式是name=value的一个参数对，此参数可以重复。
　　-H对请求附加额外的头信息。此参数的典型形式是一个有效的头信息行，其中包含了以冒号分隔的字段和值的对(如,"Accept-Encoding:zip/zop;8bit")。
　　-A对服务器提供BASIC认证信任。用户名和密码由一个:隔开，并以base64编码形式发送。无论服务器是否需要(即,是否发送了401认证需求代码)，此字符串都会被发送。
　　-h显示使用方法。
　　-d不显示"percentage served within XX [ms] table"的消息(为以前的版本提供支持)。
　　-e产生一个以逗号分隔的(CSV)文件，其中包含了处理每个相应百分比的请求所需要(从1%到100%)的相应百分比的(以微妙为单位)时间。由于这种格式已经“二进制化”，所以比'gnuplot'格式更有用。
　　-g把所有测试结果写入一个'gnuplot'或者TSV(以Tab分隔的)文件。此文件可以方便地导入到Gnuplot,IDL,Mathematica,Igor甚至Excel中。其中的第一行为标题。
　　-i执行HEAD请求，而不是GET。
　　-k启用HTTP KeepAlive功能，即在一个HTTP会话中执行多个请求。默认时，不启用KeepAlive功能。
　　-q如果处理的请求数大于150，ab每处理大约10%或者100个请求时，会在stderr输出一个进度计数。此-q标记可以抑制这些信息。
　　四、ab性能指标
　　在进行性能测试过程中有几个指标比较重要：
　　1、吞吐率（Requests per second）
　　服务器并发处理能力的量化描述，单位是reqs/s，指的是在某个并发用户数下单位时间内处理的请求数。某个并发用户数下单位时间内能处理的最大请求数，称之为最大吞吐率。
　　记住：吞吐率是基于并发用户数的。这句话代表了两个含义：
　　a、吞吐率和并发用户数相关
　　b、不同的并发用户数下，吞吐率一般是不同的
　　计算公式：总请求数/处理完成这些请求数所花费的时间，即
　　Request per second=Complete requests/Time taken for tests
　　必须要说明的是，这个数值表示当前机器的整体性能，值越大越好。
　　2、并发连接数（The number of concurrent connections）
　　并发连接数指的是某个时刻服务器所接受的请求数目，简单的讲，就是一个会话。
　　3、并发用户数（Concurrency Level）
　　要注意区分这个概念和并发连接数之间的区别，一个用户可能同时会产生多个会话，也即连接数。在HTTP/1.1下，IE7支持两个并发连接，IE8支持6个并发连接，FireFox3支持4个并发连接，所以相应的，我们的并发用户数就得除以这个基数。
　　4、用户平均请求等待时间（Time per request）
　　计算公式：处理完成所有请求数所花费的时间/（总请求数/并发用户数），即：
　　Time per request=Time taken for tests/（Complete requests/Concurrency Level）
　　5、服务器平均请求等待时间（Time per request:across all concurrent requests）
　　计算公式：处理完成所有请求数所花费的时间/总请求数，即：
　　Time taken for/testsComplete requests
　　可以看到，它是吞吐率的倒数。
　　同时，它也等于用户平均请求等待时间/并发用户数，即
　　Time per request/Concurrency Level
　　五、ab实际使用
　　ab的命令参数比较多，我们经常使用的是-c和-n参数。
　　下面我们就实际进行操作下，首先新建一个虚拟主机a.ilanni.com。如下：
　　cat /etc/httpd/conf/httpd.conf|grep -v ^#|grep -v ^$
　　
　　mkdir -p /www/a.ilanni.com
　　echo ''>/www/a.ilanni.com/index.php
　　cat /www/a.ilanni.com/index.php
　　
　　虚拟主机新建完毕后，我们来启动apache，并访问虚拟主机a.ilanni.com。如下：
　　wget http://a.ilanni.com
　　
　　
　　虚拟主机a.ilanni.com创建完毕后，我们现在就来测试apache的性能。使用如下命令：
　　ab -c 10 -n 100 http://a.ilanni.com/index.php
　　-c10表示并发用户数为10
　　-n100表示请求总数为100
　　http://a.ilanni.com/index.php表示请求的目标URL
　　这行表示同时处理100个请求并运行10次index.php文件。
　　
　　通过上图，测试结果也一目了然，apache测试出的吞吐率为：Requests per second: 204.89[#/sec](mean)。
　　除此之外还有其他一些信息，需要说明下，如下：
　　Server Software表示被测试的Web服务器软件名称。
　　Server Hostname表示请求的URL主机名。
　　Server Port表示被测试的Web服务器软件的监听端口。
　　Document Path表示请求的URL中的根绝对路径，通过该文件的后缀名，我们一般可以了解该请求的类型。
　　Document Length表示HTTP响应数据的正文长度。
　　Concurrency Level表示并发用户数，这是我们设置的参数之一。
　　Time taken for tests表示所有这些请求被处理完成所花费的总时间。
　　Complete requests表示总请求数量，这是我们设置的参数之一。
　　Failed requests表示失败的请求数量，这里的失败是指请求在连接服务器、发送数据等环节发生异常，以及无响应后超时的情况。如果接收到的HTTP响应数据的头信息中含有2XX以外的状态码，则会在测试结果中显示另一个名为“Non-2xx responses”的统计项，用于统计这部分请求数，这些请求并不算在失败的请求中。
　　Total transferred表示所有请求的响应数据长度总和，包括每个HTTP响应数据的头信息和正文数据的长度。注意这里不包括HTTP请求数据的长度，仅仅为web服务器流向用户PC的应用层数据总长度。
　　HTML transferred表示所有请求的响应数据中正文数据的总和，也就是减去了Total transferred中HTTP响应数据中的头信息的长度。
　　Requests per second吞吐率，计算公式：Complete requests/Time taken for tests
　　Time per request用户平均请求等待时间，计算公式：Time token for tests/（Complete requests/Concurrency Level）。
　　Time per requet(across all concurrent request)服务器平均请求等待时间，计算公式：Time taken for tests/Complete requests，正好是吞吐率的倒数。也可以这么统计：Time per request/Concurrency Level。
　　Transfer rate表示这些请求在单位时间内从服务器获取的数据长度，计算公式：Total trnasferred/ Time taken for tests，这个统计很好的说明服务器的处理能力达到极限时，其出口宽带的需求量。
　　Percentage of requests served within a certain time（ms）这部分数据用于描述每个请求处理时间的分布情况，比如以上测试，80%的请求处理时间都不超过6ms，这个处理时间是指前面的Time per request，即对于单个用户而言，平均每个请求的处理时间。
　　六、测试nginx性能
　　第五步测试了apache的性能，现在我们来测试nginx的性能。
　　首先配置nginx的虚拟主机，如下：
　　cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf|grep -v ^#|grep -v ^$
　　
　　虚拟主机配置完毕后，我们现在访问虚拟主机。如下：
　　wget a.ilanni.com
　　
　　
　　注意该虚拟主机与apache的虚拟主机是同一个，而且请求的是同一个页面。
　　使用如同apache同样的命令进行测试nginx，如下：
　　ab -c 10 -n 100 http://a.ilanni.com/index.php
　　结果如下：
　　
　　通过上图，测试结果也一目了然，nginx测试出的吞吐率为：Requests per second: 349.14[#/sec](mean)。
　　对比apache请求该页面的吞吐率，发现nginx吞吐率就是要比apache高。根据前面我们提到的性能指标Requests per second吞吐率越高，服务器性能越好。
　　这也证明了nginx性能确实比apache性能高。