搭建压测监控平台

Cactus li2024年11月26日...大约 12 分钟

本章介绍如何使用Docker 容器来搭建压力测试监控平台。

1. 安装容器及服务

1.1 安装Docker容器

利用脚本进行安装：

curl -sSL https://get.docker.com/ | sh
sudo chmod 777 /var/run/docker.sock

关于Docker 相关内容请看 Docker命令记录

1.2 安装配置InfluxDB

1.2.1 启动InfluxDB

docker pull influxdb:latest

启动InfluxDB的容器，并将端口 8083 和 8086 映射出来：

docker run -d --name influxdb \
 -p 8086:8086 \
 -p 8083:8083  \
 -v /sg-work/influxDB/influxdb_data:/var/lib/influxdb \
 influxdb:latest

-d：在后台运行容器。
--name influxdb：为容器指定一个名称。
-p 8086:8086：将主机的 8086 端口映射到容器的 8086 端口。
-v influxdb_data:/var/lib/influxdb：将数据持久化到 Docker 卷中。

创建完成后在浏览器输入：http://192.168.1.20:8086/ 进入访问控制，创建用户、创建组织和桶。

把密钥复制下来进行保存。

红框标记处就是在初始化用户时创建的桶。

1.2.2 安装 influx-cli 并创建 jmeter 数据库

创建相应目录，下载压缩包，解压包获取二进制运行文件 flux:

mkdir ../influx-cli && cd $_

# amd64
wget https://download.influxdata.com/influxdb/releases/influxdb2-client-2.7.5-linux-amd64.tar.gz


tar -xf influxdb2-client-2.7.5-linux-amd64.tar.gz

创建 config 方便操作 InfluxDB，创建 jmeter 数据库。

官方文档：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2/reference/cli/influx/config/create/

./influx config create --config-name influx-cli-config \
--host-url http://127.0.0.1:8086 \
--org cactusli \
--token IU5YpbBDiFOI7Oby99vdpEjRwgZpL1H2x33dmQXj29rQpYMKfMsC7LrbDaZNwZB609xekP0aGN7KTq_== \
--active

# bucket-id桶的id 在控制面板中获取
./influx v1 dbrp create \
  --bucket-id 1496dfd1f8047672 \
  --db jmeter \
  --rp jmeter \
  --default
  
# 查询现有数据库
./influx v1 dbrp list

# 根据数据库ID删除数据库
./influx v1 dbrp delete --id 0e08848aa8d8b000

1.2.3 配置JMeter脚本后置监听器

配置后置监听器，把 jmeter 性能测试数据写入 influxdb桶中，目前使用的 InfluxDB 2.x 版本，需要配置后端监听器支持 InfluxDB 2.x 的实现。

访问 Github 下载实现支持的 Jar, 然后放入到 /jmeter-xxx/lib/ext 目录下，最后重启 Jmeter，操作步骤如下。

下载地址：jmeter-influxdb2-listener-plugin

配置参数含义详细见：https://github.com/mderevyankoaqa/jmeter-influxdb2-listener-plugin

1.2.4 运行压测脚本验证

运行 Jmeter 脚本，然后再次在 influxdb 中查看数据，发现类似下面的数据说明输入导入成功：

# orgID是 通过 ./influx v1 dbrp list 命令查询出来的
curl --request POST \
  http://192.168.1.20:8086/api/v2/query?orgID=cb6ceb3bf996931e  \
  --header 'Authorization: Token IU5YpbBDiFOI7Oby99vdpEjRwgZpL1H2x33dmQXj29rQpYMKfMsC7LrbDaZNwZB609xekP0aGN7KTq_98Wtc0w==' \
  --header 'Accept: application/csv' \
  --header 'Content-type: application/vnd.flux' \
  --data 'from(bucket:"jmeter")
        |> range(start: -35m)
        |> limit(n: 2)'

官方文档：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2/query-data/execute-queries/influx-api/

可以查看到写入数据库中的最新数据:

删除指定范围的数据：

./influx delete \
  --bucket jmeter \
  --start 2024-11-28T00:00:00Z \
  --stop 2025-11-30T00:00:00Z

1.3 安装配Grafana

下载Grafana镜像：

docker pull grafana/grafana

启动Grafana容器:

docker run -d --name grafana -p 3000:3000 grafana/grafana

浏览器访问: http://192.168.1.20:3000/login

默认账户密码：admin / admin

选择添加数据源：

找到并选择 influxdb :

配置数据源：

导入模板：

模板导入的3种方式：

直接上传模板json文件
直接输入模板id号
直接输入模板json内容

在Grafana的官网找到我们需要的展示模板：

JMeter Report InfluxDB2.0
- dashboad-ID：17440
JMeter Load Test (org.md.jmeter.influxdb2.visualizer) - influxdb v2.0 (Flux)
- dashboad-ID：13644

输入模板ID 13644进行 load, 选中创建的数据源进行导入。

导入模板成功后就会看到如下界面：

1.4 安装安装 node_exporter

node-exporter使用Go语言编写，它主要用来监控主机系统的各项性能参数，可收集各种主机指标的库，还提供了textfile功能，用于自定义指标。

1.4.1 二进制安装

# 创建目录
mkdir node_exporter && cd node_exporter

# 下载二进制包
wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.8.2/node_exporter-1.8.2.linux-amd64.tar.gz

# 解压并进入目录
tar -xvf node_exporter-1.8.2.linux-amd64.tar.gz && cd node_exporter-1.8.2.linux-amd64

# 后台运行
nohup ./node_exporter > node.log 2>&1 &

访问：http://192.168.1.20:9100/metrics

1.4.2 Docker安装

官方不建议通过Docker方式部署node-exporter，因为它需要访问主机系统。通过docker部署的方式，需要把任何非根安装点都绑定到容器中，并通过--path.rootfs参数指定。

docker run -d --net="host" --pid="host" -v "/:/host:ro,rslave" prom/node-exporter --path.rootfs=/host

部署完成后，访问节点地址：http://ip:9100/metrics ，可看到node-exporter获取的指标。

1.4.3 配置node-exporter

node-exporter提供不少配置参数，可使用 --help 进行查看。 $ ./node_exporter --help

例如：通过--web.listen-address 改变监听的端口

./node_exporter --web.listen-address=":8080" &

如果需要收集主机上面运行服务的状态，可启用systemd收集器。由于systemd指标较多，可以用--collector.systemd.unit-include参数配置只收集指定的服务，减少无用数据，该参数支持正则表达式匹配。如docker和ssh服务状态，

示例：./node_exporter --collector.systemd --collector.systemd.unit-include="(docker|sshd).service" &

如果只想启用需要的收集器，其他的全部禁用，可用如下格式配置

--collector.disable-defaults --collector.<name>

1.5 安装Prometheus

Prometheus是一款近年来非常火热的容器监控系统，它使用go语言开发，设计思路来源于Google的Borgmom(一个监控容器平台的系统）。

产品由前谷歌SRE Matt T.Proudd发起开发，并在其加入SoundCloud公司后，与另一位工程师Julius Volz合伙推出，将其开源发布。

2016年，由Google发起的原生云基金会（Cloud Native Computing Foundation）将Prometheus纳入麾下，成为该基金会继Kubernetes后第二大开源项目。

Prometheus天然具有对容器的适配性，可非常方便的满足容器的监控需求，也可用来监控传统资源。近年来随着kubernetes容器平台的火爆，Prometheus的热度也在不断上升，大有超越老牌监控系统Zabbix成为No.1的趋势，目前已在众多公司得到广泛的使用。

1.5.1 二进制安装

创建目录：

mkdir prometheus && cd prometheus

# 下载安装包
wget  https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v3.0.1/prometheus-3.0.1.linux-386.tar.gz
# 解压tar包并进入目录
tar -xvf prometheus-3.0.1.linux-386.tar.gz && cd prometheus-3.0.1.linux-386

运行--version 检查版本

root@xx:/sg-work/prometheus/prometheus-3.0.1.linux-386# ./prometheus --version
prometheus, version 3.0.1 (branch: HEAD, revision: 1f56e8492c31a558ccea833027db4bd7f8b6d0e9)
  build user:       root@e249152d3bff
  build date:       20241128-17:26:10
  go version:       go1.23.3
  platform:         linux/386
  tags:             netgo,builtinassets,stringlabels

编辑配置文件：

vim /sg-work/prometheus/prometheus-3.0.1.linux-386/prometheus.yml
global:
  scrape_interval:     15s 
  evaluation_interval: 15s 
alerting:
  alertmanagers:
  - static_configs:
    - targets:
rule_files:
scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']

启动Prometheus，并指定配置文件:

nohup ./prometheus --config.file /sg-work/prometheus/prometheus-3.0.1.linux-386/prometheus.yml >  prometheus.log 2>&1 &

注意：Prometheus默认只保留15天的监控数据，可通过--storage.tsdb.retention选项控制时间序列的保留时间；--storage.tsdb.path选项可用于控制时间序列数据库位置，默认数据目录位于运行Prometheus的目录中。

1.5.2 Docker安装

docker的安装方式很简单，只需要一条命令即可

docker run --name prometheus -d -p 9090:9090 prom/prometheus

如果要将配置文件与容器分离，可将prometheus.yml文件保存在本地目录，在启动时通过-v参数挂载到容器上面

mkdir prometheus && cd prometheus

vim /etc/prometheus/prometheus.yml
global:
  scrape_interval:     15s 
  evaluation_interval: 15s 
alerting:
  alertmanagers:
  - static_configs:
    - targets:
rule_files:
scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']

启动容器：

docker run --name prometheus -d -p 9090:9090 \
-v /sg-work/prometheus/prometheus-3.0.1.linux-386/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \
prom/prometheus

启动完成后，打开浏览器，访问http://192.168.1.20:9090/targets 可看到系统界面。

1.6 在Grafana中配置Prometheus的数据源

Grafana导入Linux展示模板 :

导入Linux系统dashboard
- Node Exporter for Prometheus Dashboard based on 11074
  - dashboard-ID: 15172
- K8s Node Metrics / Multi Clusters (Node Exporter, Prometheus, Grafana11, 2024, EN)
  - dashboard-ID: 22413

2. 梯度压测：分析接口性能瓶颈

分析接口性能瓶颈，主要指标有【响应时间、并发用户数、吞吐量、资源使用率】她们之间存在一定的相关性，共同感应出性能的不同方面。

在 Jmeter 中执行一次测试接口如下：

http://218.249.73.244:48080/web-api/web/gateway/newsPage?userId=&pageNo=1&pageSize=10&status=6

响应时间30ms，响应数据包190.23kb，请求数据包19.49kb

2.1 模拟低延时场景

用户访问接口并发逐渐增加的过程，预计接口的响应时间为30ms.

线程梯度：5、10、15、20、25、30、35、40个线程
循环请求次数5000次
时间设置：Ramp-up period(inseconds)的值设为对应线程数
- 测试总时长：约等于30ms x 5000次 x 8 = 800s = 13.3分
  测试时长（秒）=单次请求时间（秒）×请求次数×Ramp-up 时间的线程倍数
  0.02×5000=100秒, 8×100=800秒=13.3分钟
配置断言：超过3s，响应状态码不为200，则为无效请求

2.2 压测机器环境配置

应用服务器配置：8C18G
- 外网-网络带宽100 Mbps （峰值）
- 内网-网络带宽基础1.5/最高10Gbit/s
集群规模：单节点
数据库服务器配置：8C16G

单位	全称	换算关系
Mbps	Megabit per second	网络速度的单位
MB/s	Megabyte per second	数据传输的单位
1 byte	1 字节	等于 8 bits
1 bit	1 位	等于 0.125 bytes
1 megabit	1 兆位	等于 1,000,000 bits
1 megabyte	1 兆字节	等于 1,000,000 bytes
1 megabit	转换为 megabytes	等于 0.125 megabytes
1 Mbps	转换为 MB/s	等于 0.125 MB/s

结论：
1 Gbit/s = 1 Gbps = 125 MB/s
1 Mbps = 0.125 MB/s

2.3 配置监听器

聚合报告

添加聚合报告，汇总统计结果。

查看结果树

添加“查看结果树”监听器，便于查看压测结果。

活动线程数

显示压力机中当前活动的线程数。

TPS统计分析

每秒事务数（Transactions Per Second，TPS）统计分析。

RT统计分析

响应时间（Response Time，RT）的统计分析。

配置监听器

将压测信息汇总到 InfluxDB，并在 Grafana 中可视化展示。

压测监控平台：

JMeter Dashboard：全面监控压测过程中的各项指标。
应用服务器监控：内存、网络、磁盘、系统负载情况等性能指标。
MySQL服务器监控：内存、网络、磁盘、系统负载情况等性能指标。

2.4 性能瓶颈剖析

2.4.1 梯度压测，测出瓶颈

通过逐步提升压力，测试性能瓶颈：

线程数	循环次数	样本总数
5	5000	2.5 万个样本
10	5000	5 万个样本
15	5000	7.5 万个样本
20	5000	10 万个样本
25	5000	12.5 万个样本
30	5000	15 万个样本
35	5000	17.5 万个样本
40	5000	20 万个样本

梯度压测后的聚合报告

Active Threads

TPS

压测监控平台与JMeter压测结果一致

压测中服务器监控指标

2.4.2 问题1：网络到达瓶颈

**结论：**随着压力的上升，TPS不再增加，接口响应时间逐渐在增加，偶尔出现异常，瓶颈凸显。系统的负载不高。CPU、内存正常，说明系统这部分资源利用率不高。带宽带宽显然已经触顶了。

优化之后的解决方案：

方案01-降低接口响应数据包大小
- 调整接口请求和返回的数据量大小，响应数据包73kb，请求数据包42kb
```
http://218.249.73.244:48080/web-api/web/gateway/newsPage?userId=&pageNo=1&pageSize=1&status=6
```
方案02-提升带宽【或者在内网压测】
- 25Mbps --> 100Mbps
- 云服务器内网：这里在Linux中执行JMeter压测脚本
```
jmeter -n -t 首页.jmx -l 首页.jtl
```

优化之后效果，基于方案01-降低接口响应数据包大小，压测结果如下图所示：

方案02-提升带宽【或者在内网压测】

提升自己测试机器的网络宽带，或在机器内网进行压测！

问题：可不可以基于RT与TPS算出服务端并发线程数？

服务端线程数计算公式：TPS/ (1000ms/ RT均值)

RT=21ms，TPS=800，服务端线程数：= 800/ (1000ms/ RT均值) = 17
RT=500ms，TPS=800，服务端线程数：= 800/ (1000ms/ RT均值) = 400
RT=1000ms，TPS=800，服务端线程数：= 800/ (1000ms/ RT均值) = 800

结论：

在低延时场景下，服务瓶颈主要在服务器带宽。
TPS数量等于服务端线程数乘以 (1000ms/ RT均值)
RT=21ms，TPS=800，服务端线程数：= 800/ (1000ms/ RT均值) = 17

2.4.3 问题2：接口的响应时间是否正常？是不是所有的接口响应都可以这么快？

情况02-模拟高延时场景，用户访问接口并发逐渐增加的过程。接口的响应时间为500ms;

线程梯度：100、200、300、400、500、600、700、800个线程;
循环请求次数200次
时间设置：Ramp-up period(inseconds)的值设为对应线程数的1/10；
- 测试总时长：约等于500ms x 200次 x 8 = 800s = 13分
配置断言：超过3s，响应状态码不为200，则为无效请求

    @GetMapping("/newsPage")
    @Operation(summary = "前端门户获得新闻分页")
    public CommonResult<PageResult<NewsPageWebReqVO>> getNewsPage(@Valid NewsSelectWebReqVO pageReqVO) {
        //查询已发布的新闻
        pageReqVO.setAuditStatus(1);
        PageResult<NewsDO> pageResult = webService.selectWebNewsPage(pageReqVO);
        try {
            //休眠500ms
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return success(BeanUtils.toBean(pageResult, NewsPageWebReqVO.class));
    }

响应慢接口：500ms+，响应数据包73kb，请求数据包42kb

http://218.249.73.244:48080/web-api/web/gateway/newsPage?userId=&pageNo=1&pageSize=1&status=6

测试结果：RT、TPS、网络IO、CPU、内存、磁盘IO

最后结论

在高延时场景下，服务瓶颈主要在容器最大并发线程数。
RT=500ms，TPS=800，服务端线程数：= 800/ (1000ms/ RT) = 400
观察服务容器最大线程数，发现处理能力瓶颈卡在容器端

2.4.4 问题3：TPS在上升到一定的值之后，异常率较高

可以理解为与IO模型有关系，因为当前使用的是阻塞式IO模型。
解决方案，刚换成非阻塞式IO模型。

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