Нагрузочное тестирование web-сервера при помощи ab

Пока ваш веб-сервер работает стабильно и стабильно отдаёт посетителям запрошенный контент — всё в порядке. Но задавали ли вы себе вопрос: а что будет, если нагрузка на сервер возрастёт? Что, если количество запросов на единицу времени увеличится вдвое? Втрое? В десять раз? Как узнать ответ на это злободневное «а что если?». В сегодняшней заметке мы рассмотрим основы нагрузочного тестирования веб-серверов при помощи утилиты ab — Apache HTTP server benchmarking tool, инструмента, который позволит вам определить максимально возможное количество одновременных запросов, которые сможет обработать ваша инсталляция веб-сервера.

Приготовления

Утилита ab поставляется в комплекте с Apache, так что если он у вас установлен — у вас есть уже всё необходимое. В сегодняшней заметке мы будем упражняться на установленном в конфигурации по умолчанию Apache 2.2.14 в Ubuntu Server 10.04.2 LTS. Конфигурацию оборудования (кому интересно — оно довольно слабенькое) и настроек Apache приводить не буду, ибо нет смысла в рамках данной статьи. Целью данной заметки является небольшой обзор утилиты ab, а не анализ производительности конкретного ПО на конкретном железе. В рамках примера произведём тест отдачи сервером:

HTML-файла test.html размером 177 байт;
небольшого PHP-сценария test.php, код которого приведён ниже.

Все файлы размещены в корне DocumentRoot сервера. Код PHP-сценария использовался такой:

phpinfo();

Чтобы снизить влияние фактора сетевых задержек, для выполнения тестов используйте систему, пропускная способность сетевого канала от которой до тестируемого сервера является максимально высокой.

Запрос html-файла

Итак, начнём. Для начала давайте организуем нагрузку нашему серверу в одну тысячу последовательных запросов. Для указания числа запросов используется опция '-n'. Номер порта можно не указывать, если он не отличен от 80-го:

$ ab -n 1000 http://aserver.ashep:80/test.html

Итак, что у нас получилось (вывод привожу не полностью, опуская несущественные пока моменты). В процессе тестирования утилита будет сообщать вам о ходе работы:

Benchmarking aserver.ashep (be patient)
Completed 100 requests
Completed 200 requests
Completed 300 requests
Completed 400 requests
Completed 500 requests
Completed 600 requests
Completed 700 requests
Completed 800 requests
Completed 900 requests
Completed 1000 requests
Finished 1000 requests

Далее вы увидите информацию о версии ПО сервера, его имени, какой документ загружался и каков его размер:

Server Software:        Apache/2.2.14
Server Hostname:        aserver.ashep
Server Port:            80
Document Path:          /test.html
Document Length:        177 bytes

И далее, собственно, результаты:

Concurrency Level:      1
Time taken for tests:   1.500 seconds
Complete requests:      1000
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      453000 bytes
HTML transferred:       177000 bytes
Requests per second:    666.58 [#/sec] (mean)
Time per request:       1.500 [ms] (mean)
Time per request:       1.500 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          294.88 [Kbytes/sec] received

Как видно:

Concurrency Level: количество одновременно-отправляемых запросов — 1;
Time taken for tests: тысяча запросов к серверу заняла 1,5 секунды;
Complete requests: успешно получен ответ на всю тысячу запросов;
Failed requests: неудавшихся запросов — ноль;
Write errors: ошибок записи — ноль;
Total transferred: общий объём переданных данных: 453000 байт;
HTML transferred: из них «полезного» HTML — 177000 байт;
Requests per second: среднее количество запросов в секунду составило 666.58
Time per request: среднее время на один запрос 1,5 миллисекунды
Transfer rate: скорость обмена данными с сервером составила 294.88 килобайта в секунду.

Далее в выводе идёт информация о времени, затраченном на сетевые подключения:

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    0   0.1      0       2
Processing:     1    1   0.7      1      13
Waiting:        1    1   0.5      1       8
Total:          1    1   0.7      1      14

И на обслуживание запросов сервером:

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%      1
  66%      1
  75%      1
  80%      1
  90%      2
  95%      3
  98%      4
  99%      5
 100%     14 (longest request)

Как видим, сервер успешно справился с тысячей последовательных загрузок статического файла небольшого размера. Давайте теперь посмотрим, как сервер поведёт себя, если вся эта тысяча запросов будет направлена к нему одновременно, указав это при помощи опции '-c':

$ ab -n 1000 -c 1000 http://aserver.ashep:80/test.html
Benchmarking aserver.ashep (be patient)
Completed 100 requests
Completed 200 requests
Completed 300 requests
Completed 400 requests
Completed 500 requests
Completed 600 requests
Completed 700 requests
Completed 800 requests
apr_socket_recv: Connection reset by peer (104)
Total of 804 requests completed

Здесь тест не смог быть завершён по причине того, что после одновременной отправки 804 запросов сервер перестал принимать входящие соединения. Опытным путём, снижая количество одновременных запросов, было установлено что безболезненно мой Apache в текущей конфигурации может обрабатывать примерно 300 одновременных не Keep-Alive запросов.

$ ab -n 1000 -c 300 http://aserver.ashep:80/test.html

Server Software:        Apache/2.2.14
Server Hostname:        aserver.ashep
Server Port:            80

Document Path:          /test.html
Document Length:        55716 bytes

Concurrency Level:      300
Time taken for tests:   13.658 seconds
Complete requests:      1000
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      55998000 bytes
HTML transferred:       55716000 bytes
Requests per second:    73.22 [#/sec] (mean)
Time per request:       4097.409 [ms] (mean)
Time per request:       13.658 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          4003.91 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
 min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0   17 190.0      6    3015
Processing:   224 1659 2376.3    644   13644
Waiting:      212 1628 2360.6    621   13636
Total:        230 1677 2379.8    648   13650
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
 50%    648
 66%    654
 75%    668
 80%    785
 90%   7003
 95%   7243
 98%   7384
 99%   7425
 100%  13650 (longest request)

Естественно, с Keep-Alive запросами дело будет обстоять ещё хуже, поскольку занимаемые Apache'м ресурсы сервера освобождаются не так быстро. Для выполнения теста с Keep-Alive-соединениями просто добавьте опцию '-k':

$ ab -k -n 1000 -c 1000 http://aserver.ashep:80/test.html

Запрос PHP-сценария

С работой скриптов дело, естественно обстоит иначе. Здесь уже серверу нужно не просто отдать вам файл, а запустить интерпретатор, дождаться от него вывода и вернуть вывод клиенту. Ну и, конечно, работа интерпретатора займёт определённое число ресурсов системы, что также отразится на производительности сервера в целом.

Попробуем запросить наш простенький скрипт тысячу раз, делая 300 запросов одновременно:

$ ab -n 1000 -c 300 http://aserver.ashep:80/test.php

Server Software:        Apache/2.2.14
Server Hostname:        aserver.ashep
Server Port:            80

Document Path:          /test.php
Document Length:        55469 bytes

Concurrency Level:      300
Time taken for tests:   44.110 seconds
Complete requests:      1000
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      55660000 bytes
HTML transferred:       55469000 bytes
Requests per second:    22.67 [#/sec] (mean)
Time per request:       13232.931 [ms] (mean)
Time per request:       44.110 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          1232.28 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0  198 934.7      0    9021
Processing:   295 5910 9113.3   2457   44098
Waiting:      227 5711 9149.6   2273   44039
Total:        301 6108 9102.0   2470   44106
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   2470
  66%   2983
  75%   4412
  80%   5575
  90%  14254
  95%  32750
  98%  33302
  99%  33589
 100%  44106 (longest request)

Как видим, сервер успешно справился с запросами, однако время их обработки существенно возросло, составив в среднем 44 миллисекунды на запрос, в то время как отдача небольшого HTML-файла примерно такого же размера составляла всего лишь 13 миллисекунд.

Источник статьи