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性能测试中吞吐量和TPS的深度剖析:概念、区别与关联
在性能测试领域,吞吐量(Throughput)和每秒事务数(Transactions Per Second,TPS)是两个极为关键的指标,它们从不同角度反映了系统在处理业务时的能力和效率,但常常被混淆,准确理解这两个指标的含义、计算方式以及它们之间的区别,对于评估系统性能、发现性能瓶颈以及优化系统设计具有重要意义。
吞吐量的概念与计算公式
(一)吞吐量的概念
吞吐量是指在单位时间内系统处理的请求数量或者传输的数据量,它是一个综合的性能指标,反映了系统整体的处理能力,对于网络系统来说,吞吐量可以表示单位时间内成功传输的数据量,通常以字节(Byte)为单位;对于业务处理系统,吞吐量则可以表示单位时间内处理的业务请求数量。
(二)吞吐量的计算公式
1、以网络传输为例
- 假设在一个网络性能测试场景中,测试时长为 \(T\)(单位为秒),在这段时间内成功传输的数据总量为 \(D\)(单位为字节),那么网络吞吐量 \(Th\)(单位为字节/秒)的计算公式为:\(Th=\frac{D}{T}\)。
- 在一个持续10秒的网络测试中,总共成功传输了5000字节的数据,根据公式可得吞吐量为:\(Th = \frac{5000}{10}=500\)字节/秒。
2、以业务处理系统为例
- 设业务处理系统的测试时长为 \(T\)(秒),在这段时间内处理的业务请求总数为 \(N\),则业务系统吞吐量 \(Th\)(请求数/秒)的计算公式为:\(Th=\frac{N}{T}\)。
- 一个业务系统在60秒内处理了300个业务请求,那么该系统的吞吐量为:\(Th=\frac{300}{60} = 5\)请求/秒。
TPS的概念与计算
(一)TPS的概念
TPS是指系统每秒能够处理的事务数量,这里的事务是一个逻辑概念,它可以是一个完整的业务操作,如用户登录、订单提交等,TPS主要关注的是系统在单位时间内成功完成事务的能力,它强调的是事务的完整性和有效性。
(二)TPS的计算
1、在性能测试中,首先要确定测试的总时长 \(T\)(单位为秒),以及在这段时间内成功完成的事务总数 \(M\)。
2、那么TPS的计算公式为:\(TPS=\frac{M}{T}\)。
3、在一个持续120秒的性能测试中,系统成功完成了600个事务,根据公式可得TPS为:\(TPS=\frac{600}{120}=5\)事务/秒。
吞吐量和TPS的区别
(一)含义侧重点不同
1、吞吐量更侧重于描述系统在单位时间内的数据处理量或者请求处理量的总体规模,它不严格区分这些请求或数据是否属于完整的事务,在一个文件下载系统中,吞吐量可以反映出单位时间内下载的数据总量,这些数据可能是由多个小的下载请求组成,并不一定对应完整的事务。
2、TPS则聚焦于系统每秒能够处理的完整事务数量,一个事务通常包含一系列相关的操作,这些操作必须全部成功完成才能被计为一个事务,在一个电商系统中,一个订单提交事务可能包括验证用户信息、库存检查、生成订单等多个操作,只有当所有这些操作都成功时,才算是一个完整的事务,TPS才会对其进行计数。
(二)与业务逻辑的关联程度不同
1、吞吐量与业务逻辑的关联相对较弱,它主要关注的是数据或请求的流量,在一些情况下,即使业务逻辑发生变化,只要数据传输量或者请求数量不变,吞吐量可能不会有明显变化,在一个简单的Web服务中,将用户登录的验证方式从密码验证改为指纹验证,只要登录请求的数量不变,系统的吞吐量可能保持不变。
2、TPS与业务逻辑紧密相关,因为事务是基于业务逻辑定义的,业务逻辑的任何改变都可能影响事务的定义和处理方式,从而影响TPS,继续以上述电商系统为例,如果在订单提交事务中增加了一个新的风险评估步骤,那么这个事务的处理时间可能会增加,导致TPS下降。
(三)对系统性能评估的角度不同
1、吞吐量可以从宏观上反映系统的繁忙程度和处理能力,高吞吐量表示系统能够处理大量的数据或请求,但不能确定这些处理是否都是有效的事务处理,一个网络服务器可能有很高的吞吐量,因为它在不断地接收和转发大量的小数据包,但这些数据包可能并不构成完整的业务事务。
2、TPS则更直接地反映了系统在处理实际业务时的效率,一个高TPS的系统意味着它能够快速、有效地处理完整的业务事务,是衡量系统业务处理能力的重要指标,在企业级应用中,TPS往往是评估系统能否满足业务需求的关键指标,如银行的转账系统,TPS的高低直接关系到系统能否及时处理大量的转账事务。
吞吐量和TPS的关联
虽然吞吐量和TPS有诸多区别,但它们之间也存在一定的关联。
1、在一定程度上,TPS的增加可能会导致吞吐量的增加,当系统每秒能够处理更多的完整事务时,通常也意味着会有更多的数据被处理或者更多的请求被响应,在一个数据库系统中,如果TPS提高,意味着更多的数据库查询、插入、更新等事务被处理,这往往伴随着数据的读写操作,从而可能增加系统的数据吞吐量。
2、吞吐量的增加并不一定意味着TPS的增加,因为吞吐量可能是由一些非事务性的请求或者数据传输造成的,在一个Web应用中,大量的静态资源(如图片、样式表等)的请求会增加系统的吞吐量,但这些请求可能并不属于完整的业务事务,所以TPS可能不会增加。
吞吐量和TPS是性能测试中两个重要的性能指标,它们在概念、计算方式、与业务逻辑的关联以及对系统性能评估的角度等方面存在明显的区别,它们之间又有着一定的关联,在性能测试过程中,需要同时关注这两个指标,以便全面、准确地评估系统的性能,通过对吞吐量和TPS的深入理解,可以更好地发现系统的性能瓶颈,为系统的优化和改进提供有力的依据。
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