【正文】 瓶頸，最后起到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。評(píng)價(jià)一個(gè)數(shù)據(jù)庫僅僅通過其功能是否實(shí)現(xiàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，性能的好壞與否也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。目前，有各種各樣的功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫測(cè)試工具，但是能正確的使用工具開發(fā)合適的腳本、創(chuàng)建測(cè)試場(chǎng)景和正確的根據(jù)自己需要的測(cè)試參數(shù)選擇合適的測(cè)試工具是需要豐富的經(jīng)驗(yàn)與技巧的?；谇叭说慕?jīng)驗(yàn)，本文具體分析和實(shí)現(xiàn)了基于 TPC_C 基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試。 國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試的研究狀況隨著數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試的不斷升溫，對(duì)數(shù)據(jù)庫的測(cè)試方法和內(nèi)容也是層出不窮。清華大學(xué)就曾對(duì)通用海量數(shù)據(jù)庫性能的測(cè)試和實(shí)現(xiàn) [6]進(jìn)行了研究。在這篇論文中作者為了能夠反映出數(shù)據(jù)庫實(shí)際的運(yùn)行性能，其設(shè)計(jì)了一種可配置數(shù)據(jù)庫性能的測(cè)試基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)能夠針對(duì)具體的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，建立吸納供應(yīng)的控制模型。這個(gè)基準(zhǔn)包含了幾種模型，包括控制模型、數(shù)據(jù)模型和事務(wù)處理模型，其中控制模型主要是描述了數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行模式，而數(shù)據(jù)模型則描述的是用戶訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集合，事務(wù)處理模型主要是描述用戶訪問數(shù)據(jù)庫的行為模式?？刂颇Ｐ屯聞?wù)處理模型和數(shù)據(jù)庫模型組裝動(dòng)態(tài) SQL 語句，然后產(chǎn)生多個(gè)并發(fā)進(jìn)程模擬大量實(shí)際用戶訪問數(shù)據(jù)庫，以測(cè)試數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行狀況和性能。這個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，與目前國際上通用的固定模型測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如 TPC_C 等相比，更能夠客觀反映數(shù)據(jù)庫實(shí)際運(yùn)行性能。這說明，在國內(nèi)我們也開始慢慢尋找出更加符合實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行測(cè)試。但是這一項(xiàng)目?jī)H對(duì)數(shù)據(jù)庫的正確性和可用性進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，如果要想形成像 TPC_C 那樣通用的且能對(duì)數(shù)據(jù)庫的各方面性能都能進(jìn)行測(cè)試的方案，還需要進(jìn)一步的研究。東北大學(xué)就曾對(duì) TPC_C 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及其在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫 [14]上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一文中也指出，數(shù)據(jù)庫測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要用途是數(shù)據(jù)庫的開發(fā)者通過對(duì)其系統(tǒng)的性能測(cè)試和評(píng)價(jià)，而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，用戶根據(jù)不同系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，而選擇性能優(yōu)良的系統(tǒng)。作為新生代的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，OO 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可在具有復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合得到應(yīng)用，并且其也可能廣泛地應(yīng)用于在線事務(wù)處理中。但是為我們所熟知的 TPCC 基準(zhǔn)僅給出了數(shù)據(jù)模型、事務(wù)處理和測(cè)試指標(biāo)的定義，研究數(shù)據(jù)庫測(cè)試技術(shù)以及 TPCC 基準(zhǔn)在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的使用也是大有裨益。由以上兩個(gè)方面的例子可以說明，在國內(nèi)，不管是研究新的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)研究在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上增加新的應(yīng)用等方面都開展了許多工作，相信在不久的將來，國內(nèi)將會(huì)出現(xiàn)一套完整的數(shù)據(jù)庫測(cè)試方法。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)測(cè)試作為軟件測(cè)試的一個(gè)重要分支，在詳細(xì)闡述其之前，我們有必要對(duì)軟件測(cè)試進(jìn)行一個(gè)概述。鑒于目前國內(nèi)對(duì)軟件測(cè)試的重視程度在不斷地提高，許多軟件測(cè)試方面的材料和研究也在不斷地推進(jìn)，以前的那種對(duì)軟件測(cè)試“可有可無”的態(tài)度得到了很大的改善，他已變成了軟件開發(fā)的一個(gè)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多軟件開發(fā)公司都有自己的軟件測(cè)試小組。所謂的軟件測(cè)試一般看來就是根據(jù)軟件開發(fā)各階段的制約和軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，精心設(shè)計(jì)很多的測(cè)試用例，包括一些極端的測(cè)試用例，這些用例的內(nèi)容包括輸入數(shù)據(jù)以及預(yù)期的輸出結(jié)果，應(yīng)用這些測(cè)試用例來不斷地運(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)其中不符合質(zhì)量的特性要求，亦即軟件的缺陷和錯(cuò)誤。另一方面，軟件的測(cè)試是貫穿整個(gè)軟件開發(fā)的生命周期中，所以軟件的需求設(shè)計(jì)、規(guī)格說明書以及程序等都要包含測(cè)試的相關(guān)內(nèi)容。至于數(shù)據(jù)庫測(cè)試種類，從測(cè)試過程的角度可以分為系統(tǒng)測(cè)試、集成測(cè)試和單元測(cè)試。接下來對(duì)這幾種測(cè)試進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。一、系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試包括了不同的測(cè)試組成部分，其主要目的就是充分地運(yùn)行系統(tǒng)，并進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)各部件是否都能夠正常地完成所賦予的任務(wù)，所以當(dāng)產(chǎn)品需求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔完成以后，系統(tǒng)測(cè)試的小組成員就應(yīng)該提前開始制定出相應(yīng)的測(cè)試計(jì)劃和設(shè)計(jì)幾個(gè)不同的測(cè)試用例，不必等到“實(shí)現(xiàn)與測(cè)試”階段完成以后在進(jìn)行。這樣做的一個(gè)主要目的就是可以大幅提高系統(tǒng)測(cè)試的效率。其測(cè)試工具有主要用于評(píng)估測(cè)試各種不同系統(tǒng)參數(shù)下的數(shù)據(jù)庫負(fù)載情況的模塊化、跨平臺(tái)、多線程基準(zhǔn)測(cè)試工具 sysbench。這一階段的測(cè)試主要是通過數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)評(píng)審來實(shí)現(xiàn)。二、集成測(cè)試集成測(cè)試主要是對(duì)接口進(jìn)行的測(cè)試工作。其主要考慮的是內(nèi)容包括數(shù)據(jù)項(xiàng)的修改操作、數(shù)據(jù)項(xiàng)的增加操作、數(shù)據(jù)項(xiàng)的刪除操作、數(shù)據(jù)表空、數(shù)據(jù)表滿、刪除空表中的記錄、數(shù)據(jù)表的并發(fā)操作、針對(duì)存儲(chǔ)過程的接口測(cè)試、結(jié)合業(yè)務(wù)邏輯做關(guān)聯(lián)表的接口測(cè)試。等價(jià)類、邊界值、錯(cuò)誤猜測(cè)等是其采用的主要方法。三、單元測(cè)試對(duì)于一個(gè)軟件，要確保其功能是按照最先設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，我們可以創(chuàng)建一組測(cè)試并在開發(fā)過程中使用，這就是所謂的但也測(cè)試。單元測(cè)試主要側(cè)重的是邏輯覆蓋，其可以通過語句覆蓋和走讀的方式完成。數(shù)據(jù)庫單元測(cè)試是測(cè)試應(yīng)用程序不同組成部分間所使用的數(shù)據(jù)。比如當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序升級(jí)或是重新開發(fā)，用戶便可設(shè)置單元測(cè)試用例，驗(yàn)證這個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)輸出在不同的版本間是否是一致的 [10]。隨著數(shù)據(jù)庫測(cè)試的不斷發(fā)展，現(xiàn)在在數(shù)據(jù)庫功能的測(cè)試領(lǐng)域中有許多的工具，例如 DBunit、QTP 、 DataFacory 等，其中 DBunit 是一款開源的數(shù)據(jù)庫功能測(cè)試框架，其可以使用類似于 Junit 的方式對(duì)數(shù)據(jù)庫的基本操作進(jìn)行白盒單元測(cè)試，對(duì)輸入輸出進(jìn)行校驗(yàn)。QTP 是一款自動(dòng)測(cè)試工具，其通過對(duì)對(duì)象的捕捉和識(shí)別，模擬用戶的操作流程，并通過校驗(yàn)方法或結(jié)合數(shù)據(jù)庫后臺(tái)的監(jiān)控對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。DataFactory 是數(shù)據(jù)自動(dòng)生成工具，通過它可以生成任意的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，并實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的填充，可以根據(jù)需要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)以幫助驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫中的各種功能是否正確。 本文的主要工作鑒于目前專門對(duì)數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試的研究還有待深入研究，現(xiàn)有的測(cè)試方法缺少了對(duì)數(shù)據(jù)庫性能的詳細(xì)評(píng)測(cè)，本文研究的創(chuàng)新點(diǎn)和主要內(nèi)容如下：對(duì)數(shù)據(jù)庫測(cè)試的內(nèi)容、指標(biāo)進(jìn)行更加深入詳細(xì)的歸納總結(jié)。對(duì) TPC_C 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與事務(wù)模型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。本文的實(shí)踐是基于數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫負(fù)載測(cè)試工具Loadrunner，詳細(xì)介紹了從腳本錄制修、測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)到最后測(cè)試結(jié)果分析的整個(gè)過程，為以后對(duì) Loadrunner 工具的使用提供參考。 本文組織結(jié)構(gòu)第一章介紹課題背景、國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫性能評(píng)測(cè)基準(zhǔn)領(lǐng)域的研究狀況以項(xiàng)目的主要工作等。第二章介紹數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試的主要方法、內(nèi)容、主要測(cè)試工具LoadRunner，為課題的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。第三章對(duì)TPC_C做了介紹，并詳細(xì)分析和實(shí)現(xiàn)了基于TPC_C基準(zhǔn)的事務(wù)模型。第四章提出測(cè)試方案，并對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，與TPC_C提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，找出系統(tǒng)的瓶頸。第五章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)和展望，指出項(xiàng)目的不足和改進(jìn)的空間。2．?dāng)?shù)據(jù)庫性能測(cè)試 數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試方法及內(nèi)容數(shù)據(jù)庫測(cè)試屬于軟件測(cè)試測(cè)試中的一類，一般從以下三個(gè)方面進(jìn)行分類：從透明度分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試；從開發(fā)過程可分為單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試等；專門性的測(cè)試還包括安全性測(cè)試、性能測(cè)試和內(nèi)存測(cè)試等。由于本文主要針對(duì)的是數(shù)據(jù)庫的性能測(cè)試，接下來對(duì)性能測(cè)試的內(nèi)容和指標(biāo)進(jìn)行介紹： 性能測(cè)試分類廣義的性能測(cè)試通常包括壓力測(cè)試、負(fù)載測(cè)試、疲勞強(qiáng)度測(cè)試、并發(fā)（用戶）測(cè)試、大數(shù)據(jù)量測(cè)試、配置測(cè)試、可靠性測(cè)試、安全性測(cè)試等和性能相關(guān)的測(cè)試 [10]。通常一次測(cè)試也是包括這幾種測(cè)試中的多種的。以下簡(jiǎn)要對(duì)這幾種測(cè)試的概念進(jìn)行具體介紹。（一）負(fù)載測(cè)試負(fù)載測(cè)試是模擬實(shí)際軟件系統(tǒng)所承受的負(fù)載條件的系統(tǒng)負(fù)荷，通過不斷加載（如逐漸增加模擬用戶的數(shù)量）或其它加載方式來觀察不同負(fù)載下系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)吞吐量、系統(tǒng)占用的資源（如 CPU、內(nèi)存）等，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的行為和特性，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能存在的性能瓶頸、內(nèi)存泄漏、不能實(shí)時(shí)同步等問題。負(fù)載測(cè)試是站在用戶的角度去觀察在一定條件下，軟件系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。負(fù)載測(cè)試的預(yù)期結(jié)果是用戶的性能需求得到滿足。這些需求指標(biāo)一般體現(xiàn)為響應(yīng)時(shí)間、交易容量、并發(fā)容量、資源使用率等。（二）、壓力測(cè)試壓力測(cè)試是在強(qiáng)負(fù)載（大數(shù)據(jù)量、大量并發(fā)用戶等）下的測(cè)試，查看應(yīng)用系統(tǒng)在峰值使用情況下表現(xiàn)狀況，從而有效地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的一些功能隱患、系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和可恢復(fù)能力是否良好等等。壓力測(cè)試分為高負(fù)載下的長(zhǎng)時(shí)間（如24小時(shí)以上）的穩(wěn)定性壓力測(cè)試和極限負(fù)載情況下導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的破壞性壓力測(cè)試。一般來說，壓力測(cè)試就是讓系統(tǒng)在極端的條件下工作，查看系統(tǒng)的表現(xiàn)，并且這種極端條件是高于系統(tǒng)用戶的需求的。（三）、并發(fā)測(cè)試并發(fā)測(cè)試是性能測(cè)試的最主要部分，其重點(diǎn)關(guān)注的是多個(gè)用戶同時(shí)訪問同一個(gè)應(yīng)用模塊或者是數(shù)據(jù)是否存在性能問題。它是通過一個(gè)包含了負(fù)載測(cè)試和壓力測(cè)試的過程，分析各種交易執(zhí)行指標(biāo)和資源監(jiān)控指標(biāo)來確定系統(tǒng)并發(fā)性能的過程。（四） 、可靠性測(cè)試可靠性測(cè)試指通過給系統(tǒng)加載一定的業(yè)務(wù)壓力的情況下，讓系統(tǒng)在盡量真實(shí)環(huán)境下或者仿真的使用環(huán)境下運(yùn)行一段時(shí)間，測(cè)試系統(tǒng)在這種條件下能否穩(wěn)定運(yùn)行。可靠性測(cè)試可以有效的暴露在實(shí)際使用過程中影響可靠性要求的缺陷。它介于功能測(cè)試和性能測(cè)試之間，是在功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上更接近模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的測(cè)試。 性能測(cè)試指標(biāo)要進(jìn)行軟件性能測(cè)試，首先需要知道軟件測(cè)試中有哪些性能指標(biāo)，否則軟件的性能測(cè)試就無從做起。常見的性能測(cè)試指標(biāo)主要包含以下內(nèi)容：（一）、吞吐量/處理能力處理能力又叫吞吐量，指的是單位時(shí)間內(nèi)處理的客戶端請(qǐng)求數(shù)量。通常，吞吐量用請(qǐng)求數(shù)/秒或頁面數(shù)/秒來衡量。（二）、負(fù)載負(fù)載分為客戶端負(fù)載和服務(wù)器端負(fù)載，客戶端負(fù)載的簡(jiǎn)單說就是有多少個(gè)用戶在同時(shí)使用軟件，服務(wù)器端負(fù)載的就是有多少個(gè)請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)了服務(wù)器端，要求服務(wù)器進(jìn)行處理。（三）、響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是可以判斷一個(gè)被測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)是否存在性能瓶頸的最直觀的要素。響應(yīng)時(shí)間一般分為最大響應(yīng)時(shí)間、最小響應(yīng)時(shí)間和平均響應(yīng)時(shí)間。（四）、同時(shí)在線用戶數(shù)量同時(shí)在想用戶對(duì)本系統(tǒng)來說就是在同一時(shí)刻，執(zhí)行各個(gè)事務(wù)的用戶數(shù)量總和。（五）、TPS (Transactions Per Second)是應(yīng)用系統(tǒng)每秒鐘完成交易的數(shù)量，是估算應(yīng)用系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。系統(tǒng)整體處理能力取決于處理能力最低模塊的TPS 值。 性能測(cè)試工具 LoadRunner 介紹現(xiàn)在軟件測(cè)試行業(yè)里有很多的軟件測(cè)試軟件，但是LoadRunner得到了廣泛的應(yīng)用，綜合起來，LoadRunner適用范圍很廣，它可以適用于各種體系架構(gòu)，其還是自動(dòng)負(fù)載測(cè)試工具。它能夠模擬上成千上萬個(gè)并發(fā)用戶，同時(shí)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，并記錄和分析測(cè)試結(jié)果，最終幫助企業(yè)快速、有效的查找和發(fā)現(xiàn)問題，通過使用LoadRunner，企業(yè)能最大限度地縮短測(cè)試時(shí)間、優(yōu)化性能和加速應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)布周期。此外，LoadRunner能支持廣范的協(xié)議和技術(shù)，為一些特殊環(huán)境提供特殊的解決方案 [2][3]。 LoadRunner 的特點(diǎn) LoadRunner的具體特點(diǎn)表現(xiàn)為如下兩點(diǎn)：輕松創(chuàng)建虛擬用戶采用LoadRunner 的Virtual User Generator ，可以錄入我們需要測(cè)試腳本并進(jìn)行修改，進(jìn)一步可以很簡(jiǎn)便地創(chuàng)立起系統(tǒng)負(fù)載。錄入腳本的過程其實(shí)就是其記錄業(yè)務(wù)操作流程，但是這個(gè)僅是流程的某一個(gè)分支，如果需要完整地運(yùn)行程序，代碼的修改是必不可少的。通過這個(gè)虛擬用戶產(chǎn)生器，可以虛擬用戶并模擬真實(shí)用戶的業(yè)務(wù)操作行為。利用虛擬用戶，可以在Windows上同時(shí)產(chǎn)生成千上萬個(gè)用戶訪問。所以LoadRunner能極大的減少負(fù)載測(cè)試所需的硬件和人力資源。創(chuàng)建真實(shí)的負(fù)載Virtual users建立起后，我們可以設(shè)定具體的負(fù)載方案，業(yè)務(wù)流程組合和虛擬用戶數(shù)量。這主要是使用LoadRunner的Controller，通過不同的場(chǎng)景設(shè)置，可以組織起多用戶的測(cè)試方案，更好地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的測(cè)試。 LoadRunner 功能描述 LoadRunner包含很多組件，最為我們所使用的有Visual User Generator、Controller和Analysis，其中Virtual User Generator（虛擬用戶生成器）主要是用于錄制測(cè)試腳本；Controller（中央調(diào)度器）主要是通過場(chǎng)景設(shè)置控制模擬用戶個(gè)數(shù)和并發(fā)數(shù)，進(jìn)一步設(shè)置測(cè)試的調(diào)度方案，執(zhí)行腳本并記錄測(cè)試結(jié)果，包括缺陷報(bào)告和測(cè)試日志； Analysis（結(jié)果分析器）用于統(tǒng)計(jì)和分析測(cè)試結(jié)果，確定是否與發(fā)布的基準(zhǔn)要求相符合。 LoadRunner 測(cè)試步驟LoadRunner是一個(gè)很好使用的測(cè)試軟件，欲采用其完成相應(yīng)的測(cè)試，只需要完成以下四個(gè)步驟： 第一步：使用Virtual User Generator 創(chuàng)建腳本，具體為　　選擇協(xié)議（該軟件支持的協(xié)議有很錯(cuò)，根據(jù)不同的測(cè)試程序選用不同的協(xié)議），接著創(chuàng)建腳本 　　錄制腳本，錄入過程選擇在action里 　　編輯腳本，因?yàn)槠滗浿频闹皇鞘聞?wù)的一個(gè)分支 　　檢查修改腳本是否有誤，直至正確 第二步：使用Controller 來調(diào)度虛擬用戶，具體為　　選擇欲測(cè)試腳本，并創(chuàng)建場(chǎng)景　　設(shè)置機(jī)器虛擬用戶數(shù)，運(yùn)行時(shí)間等 　　設(shè)置調(diào)度方案 　　如果模擬多機(jī)測(cè)試，設(shè)置Ip Spoofer 第三步：運(yùn)行腳本 　　分析場(chǎng)景，盡力保持系統(tǒng)沒有別的程序在運(yùn)行，這樣可以更精確地知道整個(gè)測(cè)試過程所占用的資源數(shù) 第四步：分析測(cè)試結(jié)果 TPC_C 基準(zhǔn)事務(wù)的實(shí)現(xiàn) TPC_C 基準(zhǔn)總述 TPC_C 簡(jiǎn)介基準(zhǔn) TPC_C，即 TPC BnechmarkTM C，是 TPC(Transaction Processing Performance Council)委員會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)庫測(cè)試基準(zhǔn)之一，該標(biāo)準(zhǔn)第一版于 1992年 7 月批準(zhǔn)并首次發(fā)布 [5]。TPC_C 是復(fù)雜聯(lián)