本文目录导读：
《解析吞吐量（TPS）与通过能力：差异与内涵》
吞吐量（TPS）的概念与内涵
（一）定义
吞吐量（Transactions Per Second，TPS）是计算机系统、网络或者业务处理流程等在单位时间内成功处理的事务数量，这里的事务是一个广义的概念，可以是数据库操作中的一次插入、删除或查询操作，也可以是网络通信中的一次请求 - 响应交互，或者是业务流程中的一个完整业务逻辑处理。
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（二）影响因素
1、硬件性能
- 对于计算机系统而言，CPU的处理能力是关键因素之一，如果CPU的主频较低、核心数较少，那么在单位时间内能够处理的事务数量就会受到限制，在一个单核CPU、主频为1GHz的服务器上，处理复杂的数据库事务时，由于CPU需要在不同的指令之间切换，处理速度会较慢，从而导致TPS较低。
- 内存容量和读写速度也对TPS有重要影响，如果内存不足，系统可能会频繁地进行磁盘交换（swapping），即将内存中的数据交换到磁盘上，以腾出空间来处理新的事务，磁盘I/O操作的速度远远低于内存读写速度，这会大大降低系统的TPS。
- 存储设备的性能同样不可忽视，传统的机械硬盘（HDD）由于其机械结构，读写速度相对较慢，而固态硬盘（SSD）采用闪存芯片存储数据，读写速度大幅提高，在数据库应用中，使用SSD作为存储设备可以显著提高数据的读写速度，进而提高系统的TPS。
2、软件架构与优化
- 软件的架构设计决定了事务处理的流程和效率，在一个多层架构的企业应用中，如果各层之间的通信设计不合理，存在过多的网络调用或者数据转换开销，那么TPS就会受到影响。
- 数据库的查询优化对TPS的提升至关重要，通过合理地设计数据库表结构、创建索引等方式，可以减少查询时的磁盘I/O操作和数据处理时间，在一个大型的电子商务系统中，对于经常进行的商品查询操作，如果能够根据商品的类别、价格等关键属性创建合适的索引，那么在处理查询事务时，数据库能够更快地定位到相关数据，从而提高TPS。
通过能力的概念与内涵
（一）定义
通过能力是指在一定的条件下，某个系统（如交通系统、生产系统等）在单位时间内能够通过的最大流量或最大数量，在交通领域，道路的通过能力是指在一定的道路、交通和环境条件下，单位时间内道路某个断面能够通过的最大车辆数；在生产线上，通过能力是指生产线在单位时间内能够生产的最大产品数量。
（二）影响因素
1、基础设施特性
- 在交通方面，道路的宽度、车道数量、道路的平整度以及坡度等都会影响道路的通过能力，一条双向四车道的高速公路比一条双向两车道的普通公路的通过能力要大得多，如果道路存在较大的坡度，车辆行驶速度会降低，通过能力也会相应减小。
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- 在生产系统中，生产设备的数量、布局以及设备的生产能力是影响通过能力的关键因素，在一个汽车制造工厂，如果冲压车间的冲压机数量有限，那么整个生产线的通过能力就会受到冲压环节的限制，如果生产设备的布局不合理，存在过多的物料搬运距离或者生产流程中的瓶颈环节，也会降低通过能力。
2、运行规则与管理
- 在交通领域，交通规则如信号灯的设置、限速规定等对道路通过能力有显著影响，不合理的信号灯配时会导致交通拥堵，降低道路的实际通过能力，在一个城市的十字路口，如果绿灯时间过短，车辆不能及时通过路口，就会造成路口的堵塞，减少单位时间内通过的车辆数。
- 在生产系统中，生产计划的安排、人员的调度以及质量管理等管理措施也会影响通过能力，如果生产计划安排不合理，导致设备闲置或者过度使用，都会影响通过能力，如果质量管理不善，产品返工率高，也会占用生产资源，降低通过能力。
吞吐量（TPS）与通过能力的区别
（一）应用场景的区别
1、吞吐量（TPS）
- 主要应用于信息技术领域，尤其是计算机系统、网络服务和软件应用等方面，在一个大型的在线购物平台中，TPS可以用来衡量平台在促销活动期间，每秒钟能够处理的订单数量、用户登录数量等事务，在云计算环境中，TPS可以用来评估云服务提供商的计算资源能够处理的客户请求数量。
2、通过能力
- 广泛应用于各种实体系统的流量评估，如交通、物流、生产制造等行业，在物流领域，港口的通过能力是指港口在单位时间内能够装卸的货物量或者停靠的船舶数量，在生产制造中，工厂的通过能力决定了其满足市场需求的能力。
（二）衡量对象的区别
1、吞吐量（TPS）
- 侧重于衡量系统内部处理事务的效率，关注的是系统对特定类型事务的处理能力，在一个数据库管理系统中，TPS衡量的是数据库服务器对数据库操作事务（如增、删、改、查操作）的处理速度，这些事务是在系统内部的软件和硬件资源的协同作用下完成的。
2、通过能力
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- 更多地关注系统作为一个整体对外部实体（如车辆、货物、人员等）的容纳和流转能力，在一个机场，通过能力衡量的是机场跑道、候机楼等设施在单位时间内能够容纳和处理的飞机起降架次、旅客吞吐量等。
（三）计算方法的区别
1、吞吐量（TPS）
- 通常是通过统计在一段时间内成功处理的事务数量，然后除以这段时间得到，在一个10分钟的时间段内，一个Web服务器成功处理了6000个HTTP请求，那么TPS = 6000/(10×60)= 10个/秒，这里的事务是指Web服务器对HTTP请求的完整处理，包括接收请求、处理请求逻辑、返回响应等过程。
2、通过能力
- 在不同的应用场景下计算方法有所不同，在交通领域，对于道路通过能力，可以根据交通流理论中的公式进行计算，根据格林希尔治（Greenshields）模型，道路的通行能力Q = V×K（其中V是车速，K是交通密度），在生产系统中，通过能力可能需要综合考虑设备的生产周期、设备数量以及生产流程中的瓶颈环节等因素来计算。
（四）影响因素的区别
1、吞吐量（TPS）
- 如前所述，主要受硬件性能和软件架构与优化等因素的影响，硬件的升级如更换更快的CPU、增加内存容量等可以直接提高系统的TPS，软件方面，代码优化、算法改进以及数据库查询优化等措施也有助于提高TPS。
2、通过能力
- 受基础设施特性和运行规则与管理等因素的影响，对于实体系统，基础设施的建设和改善是提高通过能力的关键，拓宽道路、增加港口的装卸设备等可以提高通过能力，合理的运行规则和有效的管理措施也能够挖掘系统的潜在通过能力。
吞吐量（TPS）和通过能力虽然都涉及到单位时间内的流量或处理能力，但它们在概念、应用场景、衡量对象、计算方法和影响因素等方面存在着明显的区别，在不同的领域和项目中，准确理解和区分这两个概念对于系统的设计、评估和优化具有重要的意义。
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