A Fool with a (Loadtest-) Tool is still a Fool!

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1 Kriterien für die Auswahl eines Lasttest-Tools A Fool with a (Loadtest-) Tool is still a Fool! VON ALEXANDER WEICHSELBERGER Es gibt viele Gründe für schlechte Performance von webbasierten Applikationen: das Zusammenspiel der vielen Systemkomponenten, die teilweise unzureichende oder unmögliche Planbarkeit der Systemauslastung bei im Web angebotenen Services, aber auch der Kostendruck vonseiten der Betreiber (interne IT-Mannschaft, ASPs) oder die mangelnde Beherrschbarkeit der Anbindungen (z.b. Dial-up mit niedriger Bandbreite). Dies verleitet sinnvollerweise mehr und mehr dazu, vor dem Deployment qualitätssichernde Lasttests durchzuführen. Die Friday Night Pizza Party, also ein manueller Test von Applikationen mit vielen Usern, ist aus den in der Literatur ausreichend hinterlegten Gründen klar abzulehnen: Die Nicht-Nachvollziehbarkeit der Last (wer hat wann was genau wie gemacht?), die Unwirtschaftlichkeit insbesondere des Client-Systemaufbaus (wer hat auf die Schnelle 100, 1.000, , Rechner zur Verfügung?), aber auch die Motivation der Menschen (wer macht gerne ein Set von Transaktionen über Stunden immer wieder?) usw. führen diesen Ansatz ad absurdum. Abgesehen davon, dass diese Probleme lediglich den lasttreibenden Aspekt des Lasttests adressieren was aber ist mit folgenden wesentlichen Funktionen und Bereichen des Lasttests? Lastskripts (Geschäftsprozesse welche Transaktionen werden durchgeführt?) Durchführung (Ramp-up und -down der Last, in welchem Verhältnis stehen die einzelnen Transaktionen) Monitoring der Systemkomponenten (Datenbanken, Application Server, Webserver, Netzwerke, LoadBalancer) Analyse (Root-cause Analysis) sowie Verwaltung der Kennzahlen und Berichte Dass man sich für diese umfangreiche Aufgabenstellung mit einem Werkzeug ausstatten muss, liegt auf der Hand. Doch nach welchen Kriterien geht man bei der Auswahl eines guten Lasttest-Tools vor? Vorliegender Artikel beschäftigt sich mit diesen Anforderungen und liefert eine Darstellung darüber, welche Funktionen im Rahmen eines Lasttestprojekts hilfreich sind. Sämtliche vorliegenden Charts und Grafiken wurden im Rahmen eines Realprojekts bei Herold Business Data unter Einsatz des Mercury LoadRunner erstellt. Was ist das Ziel? Ziel jedes Lasttests müssen Antworten auf folgende Fragen sein: Ist meine Ap- plikation bei der geplanten User-Anzahl schnell genug (Stichwort: SLA)?, Sind die Systemkapazitäten für die erwartete Benutzeranzahl ausreichend (und wo liegt die Lastobergrenze)? oder aber auch Ist das System in diesem Lastbereich stabil?. Am Ende aller Tage ist s die Antwort auf die Frage Wie fühlt sich ein Benutzer mit Das Projekt Lasttests minimieren die Risiken bei einer tief greifenden Umstellung der Applikation. Für Herold war es wichtig, dass wir bei möglichst realistischer Applikationsbelastung die Performance verifizieren und sicherstellen konnten. Bei dem zu erwartenden Anstieg der User-Zahl ist es notwendig, die System-Bottlenecks zu identifizieren und die darauf abgestimmten richtigen Tuning-Maßnahmen einzuleiten: Die Herold-Webapplikation ist eine performante Suchmaschine; den Auslastungsstatus der einzelnen Systemkomponenten in dieser verteilten Applikation zu wissen ist obligat. Robert Lux (IT Manager Development, Herold Business Data) 39

2 Analysieren Sie das User-Verhalten, die Verhältnisse und Ähnliches vor der Erstellung des Lastskripts. Diskutieren Sie diesen Aspekt mit den fachlichen Projekttitelthema Listing 1 Individuelle Oracle-Kennzahlenerweiterung im LoadRunner vmon.cfg [Custom0] ; Name muss unique sein: Name=sum sleep per unit ; Kurze Beschreibung, ; findet sich auf bei der Monitorauswahl wieder: Description=number of sleeps (failed to obtain a latch by spinning) ; Query, die Oracle durchführt ; Achtung: Nur Zahlen als Kennzahl möglich Query=SELECT sum(sleeps) from v$latch where gets>0 ; Gesamtzahl (0) oder Anzahl pro Messperiode (1) IsRate=1 Listing 2 OpenHeroldMainPage() { SEQLogLOGMessage ( OpenHeroldMainPage started ); <<< Log Messages lr_think_time(3); <<< think time Setting lr_start_transaction( OpenHeroldMainPage ); <<< Start Transaction web_url(lr_eval_string( {URL} ), web_add_cookie( crp=4e214278e952ab3d; DOMAIN={URL} ); SEQLogLOGMessage ( Loading Herold Main Page ); web_submit_data( at.herold.sp.servlet. SPHomeServlet, lr_end_transaction( OpenHeroldMainPage,LR_AUTO); <<< End Transaction SEQLogLOGMessage ( Stored Session ID {WCSParam_ Diff1} ); <<< Log Messages SEQLogLOGMessage ( OpenHeroldMainPage finished ); <<< Log Messages return 0; } meiner zukünftigen Applikation?, die alle Kriterien unter einen Hut bringt. Der Aspekt Zukunft ist dabei ausschlaggebend oft sind es neue Applikationen, die freigeschaltet werden (wie zum Beispiel bei Herold.at, wo als relevante Frage das Antwortzeitverhalten der neuen Applikation bei einer spezifischen Userlast im Mittelpunkt stand), oft aber auch Analysen neuer Hardware oder der Wunsch, Neuinvestitionen in die Systemperformance besser abschätzen zu können (die Suche nach dem System-Bottleneck). Zwei Aspekte sind hinsichtlich der Zieldefinition wichtig: Ergebnisse aus der Lasttestecke liefern immer nur Teile des Puzzles der Metafrage: Kann ich live gehen? und nie die ganzheitliche Antwort auf diese Frage selbst (Stichwort: funktionale Tests, Integrationstests etc.). Gerne lassen sich Lasttester zu Lastszenarien hinreißen, die zwar die Server- CPUs zum Schwitzen und das Netzwerk zum Glühen bringen, die dieselben in der Beantwortung der Fragestellung jedoch keinen Schritt weiter kommen lässt. Machen Sie sich klar, was Ihre Ziele sind, sprich: Suchen Sie nicht nach irgendwelchen Antworten, sondern nach jenen, die Ihre Fragen beantworten. Wenn Sie wissen, welche Fragen Sie zu beantworten haben und in welcher Umgebung die Antworten zu suchen sind, ergeben sich die ersten relevanten Kriterien für die Tool-Auswahl. Bei einem Projekt im Oracle-Datenbankumfeld ist es zum Beispiel sehr hilfreich, wenn das Tool bereits eine breite Auswahl von Kennzahlen anbietet. Man sollte aber auch die Auswahl einfach erweitern und individuelle Kennzahlen aus den v$-tabellen in das Monitoring einbinden können. Akronyme & Definitionen MQ: (Gartners) Magic Quadrant Single-User-Verhalten: Oftmals ist ein einzelner User langsamer als der Best Case im Lastverlauf SLA: Service Level Agreement System-Bottleneck: der langsamste Systemteil; vor der Beseitigung desselben machen andere Tuning-Maßnahmen keinen Sinn Think Times: Zeit zwischen den Interaktionen mit der Applikation Virtual User: emuliert Real User -Client-Transaktionen von lasttreibenden Rechnern (auch: VUser) Real User vs. Virtual User: Wie realistisch ist der Load? Die Last wird bei Lasttests durch so genannte Virtual User erzeugt: konkurrierende Lasttreiber, die möglichst geringe Systemanforderungen haben sollen (damit man wenige lasttreibende Rechner benötigt) und auf Protokollebene Transaktionen durchführen. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor bei Lastprojekten liegt in der Erstellung einer möglichst realistischen Last. Doch welche Transaktionen sollen durch diese Virtual User gemacht werden? Üblicherweise wird eine geringe Anzahl von den wesentlichen Geschäftsprozessen mit dem Lasttest-Tool durchgeführt und in einem Skript aufgezeichnet. Ein einfaches Capture durch den Lasttester wäre als reale Last sicherlich falsch (der Lasttester würde bestimmt einen anderen Transaktionsverlauf als der Kollege im Fachbereich aufzeichnen. Maßgebliche Einflussfaktoren für die Erstellung der realen Last in einem Skript sind: unterschiedliche Think Times Verhältnis der unterschiedlichen Transaktionen zueinander Verhältnis der unterschiedlichen User- Typen (neue User, Fachabteilungs-User, Power User, Administratoren etc.) Anzahl und Verteilung der Input-Daten (nicht immer den gleichen Kunden suchen, Stichwort: Caching) Nicht alle User arbeiten fehlerfrei simulieren Sie auch falsche Eingaben Fool s Tipp I Definieren Sie die Think Times in Grenzwerten, lassen Sie sie aber innerhalb dieser Grenzen im Lastlauf randomizen. Real users are RANDOM! (Scott Barber) Fool s Tipp II Oft werden in den Unternehmen seit Jahren Systemkennzahlen gesammelt, die bereits eine etablierte Bedeutungen haben: Achten Sie bei der Tool-Auswahl darauf, dass Sie Kennzahlen, die Sie nicht selbst über das Lasttool erstellen/erhalten können, später in die Analyse einbinden können. Diese Kennzahlen erleichtern die Interpretation des Lastlaufergebnisses für alle! Und reden Sie mit allen Stakeholdern über Kennzahlen, die gesammelt werden sollen so stellen Sie sicher, dass alle ihre Kennzahlen erhalten können. 40

3 Kennzahlen sammeln aber welche? Stellen Sie sich vor, Sie haben den Lasttestaufbau gemacht, das Skript erstellt, die Monitore eingerichtet, Sie haben ein Zeittitelthema verantwortlichen, beobachten Sie die realen User-Gruppen (nicht nur einen bestimmten realen User: Nicht alle User machen alles) und fragen Sie nach Statistiken (diese sind oft auch in der Systemadministration zu finden). Setzen Sie auf ein Tool, das Sie bei der Realisierung Ihres Skripts, also der Abbildung einer realen Last, unterstützt. Ein Aspekt bei der Skripterstellung ist die Bildung von Transaktionsklammern als Ergebnis des Lastlaufs wollen Sie schließlich wissen, welche Teile Ihrer Geschäftsprozesse wie lange dauern. Diese Klammern werden ebenfalls im Skript gesetzt (Listing 2). Wie im Beispiel gezeigt, werden die Think Times besser außerhalb der Transaktionen gesetzt dann muss man sie bei der Antwortzeitanalyse nicht berücksichtigen. Auch kann man beim Lastlauf die Think Times randomizen, was eine reale Last nochmals wahrscheinlicher macht. Würden die Think Times innerhalb der Transaktionen zufällig ausgewählt, wären End-to-End-Performance-Aussagen allerdings nicht mehr möglich. keine schlagartige Belastung mit der gesamten geplanten Last. Definieren Sie ein entsprechendes Ramp-up und Downfenster für einen Lasttest finden können, die Lasttreiber belasten Ihre Umgebung und da, die Frage Ihres Kollegen: Kann man das und das auch sehen? (noch dramatischere Auswirkungen kann diese Frage haben, wenn der Lastlauf abgeschlossen ist und Sie in der Analysephase sind). Erfahrungen dieser Art verleiten dazu, möglichst alle (!) Daten zu sammeln, die beim Lastlauf möglich sind. Lässt man offensichtlich nutzlose Kennzahlen (zum Beispiel statische Kennzahlen, die man auch im Zuge der Analyse erheben kann) bei der zyklischen Datensammlung im Lastlauf außen vor, meine ich: ja! Lastläufe haben zum einen zumeist einen extrem kritischen Pfad hinsichtlich der Möglichkeit einer außerplanmäßigen Wiederholung, kosten echtes Geld (in der Literatur geht man von rund zwei Prozent der Entwicklungskosten aus), dauern im Regelfall nur ein paar Stunden (somit ist die Datensammlung nicht systemkritisch) und wenn Daten fehlen, kann man manche Aussagen einfach nicht machen. Ein Mehr an Daten ist im Regelfall, zumindest bei kommerziellen Lasttest-Tools, aufgrund der Systemtopologie unproblematisch (Client- Kennzahlen-Logging bei dem lasttreibenden Rechner mit Post-Lastlauftransfer der Daten zum Controller etc.), sollten Sie jedoch bandbreitenseitig Probleme erwarten (Netzwerk zwischen Server, Firewall, LoadBalancer und Controller), müssen Sie von diesem Ansatz abweichen. Ein Ansatz wäre es, mehrere Lastläufe mit dem unterschiedlichen Analyse-Schwerpunkten durchzuführen. Der Lastlauf Verwalten der Last Der Lastlauf selbst besteht daraus, das System mit den geplanten Virtual-Usern zu belasten. Erstellen Sie verschiedene Lastszenarien unter Berücksichtigung folgender Patterns: Fool s Tipp III Nach Zieldefinition, Festlegen dertransaktionen (Skripts) sowie Auswahl und Konfiguration der Monitore sind vor dem Lastlauf folgende Validierungen obligat: korrekte Funktion der Skripts am besten durch eine geringe Anzahl von Virtual-Usern gegen die Last-Environment laufen lassen (Randomizing der Daten etc. nicht vergessen). Liefern die Monitore korrekte Daten und nicht nur irgendwelche Daten? Seien Sie bei der Verifikation besonders kritisch bei statischen Daten, die eigentlich nicht so sein sollten (zum Beispiel Anzahl der absoluten Database Connections, die sich über die Laufzeit nicht ändert). Anzeige 41

4 Abb. 1: Überlagerung von mehreren Lastläufen up der Last. Dadurch lassen sich interessante Erkenntnisse am Anfang des Lastaufbaus hinsichtlich Single-User-Verhaltens bzw. Ressourcenfreigabe am Ende des Lastlaufs beobachten. Durch einen kontinuierlichen Lastaufbau können Sie, sofern Ihr Tool Real-time-Monitoring anbietet, auch sehen, wie sich die Kennzahlen im System entwickeln. Dies ist dann interessant, wenn Ihr System bereits frühzeitig (vor voller Belastung) lasttechnisch im Eck ist (dabei hilft es, wenn Sie viele Kennzahlenmonitore beim Lastlauf parallel ansehen können). Durch Real-time-Monitoring kann man bereits beim Lastlauf einen ersten Hinweis für System-Bottlenecks bekommen. Legen Sie die Verhältnisse der einzelnen, individuellen Nutzer-Gruppen (sprich: Lastskripts) basierend auf der Standardverteilung der User-Transaktionen fest. In diesem Kontext spielen Think Time, Connection Speed (inwiefern beeinflussen Netzwerkbandbreiten und -latenz die Systemantwortzeiten?) und Error Handling (bauen Sie bewusst Network Failures ein) eine wesentliche Rolle! Ihr Tool sollte diese Aspekte unbedingt ermöglichen. Kleiner Tipp am Rande: Etablieren Sie beim Lastlauf eine Open Door Policy. Wenn der Lastaufbau stufenweise erhöht wird, dann ist das wohl der actionreichste Abschnitt des Lasttests. Lassen Sie die Stakeholder, deren Interesse vorausgesetzt, daran teilhaben. Die Analyse Bei der Analyse handelt es sich um den wichtigsten Projektschritt allerdings wird in dieser Phase am deutlichsten klar: Trash in Trash out (hinsichtlich Datensammlung der Monitore, Systemenvironment, Skripte etc.). Letztlich geht es bei der Analyse darum, die Puzzleteile zusammenzufügen, die Ihnen bei der Beantwortung Ihrer Metafrage helfen. Die Kennzahlenanalyse ist sicher zu einem Gutteil ein Prozess der Gegenüberstellung von Daten, Correlation Identification, Kurvendiskussionen usw. Ihr Tool sollte Sie dabei unterstützen, spielerisch mit den Daten umzugehen und Sie zu den Lösungen hinzuführen. Der Report Klassische Details eines Reports enthalten Informationen über die Anzahl von gleichzeitigen Benutzern, Page Impressions (oft ein externes Bewertungskritierium von Websites hinsichtlich User-Frequenz), Entwicklung des Antwortzeitverhaltens bei Erhöhung der Last allen Details gegenübergestellt natürlich der Vergleich mit den SLA-Zielen und Verifikation entsprechender Systemstabilität. So sehr man sich dafür interessiert eine reine Systemkennzahlendarstellung ist Unsinn (zum Beispiel CPU Utilization über die Laufzeit. Eine Ergänzung durch andere Kennzahlen (zum Beispiel Virtual User, Hits per Second, Throughput) bringt gleich mehr, da die Kennzahlen zumeist korrellieren. Wenn Sie die Kennzahlen im Report präsentieren, beschreiben Sie die Bedeutung und Auswirkung und nicht den Graphen selbst. Der Tool-Vergleich Eine gute Referenz für Marktpositionen ist Gartner Magic Quadrant (MQ). Sieht man sich die Entwicklung zwischen 2003 [1] und 2005 [2] an, so dominiert Mercury Interactive in dieser Periode eindeutig den MQ. Allerdings konnte Mercury diese Position nicht weiter ausbauen, Compuware, ebenfalls bereits 2003 im rechten oberen Eck des MQ, hat seine Position signifikant verbessert und ist Mercury näher gekommen. Im linken, oberen Quadranten sind die Bewegungen zwischen 2003 und 2005 wie folgt: IBM Rational hat sich etwas verbessert, Emprix etwas verschlechtert und Segue Software hat sich grosso modo nicht verändert. Die Tools der Anbieter mit den größten Marktanteilen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Abb. 2: Transaction Summary Fool s Tipp IV Einen direkten Lasttest-Tool-Vergleich zwischen Mercury LoadRunner und Compuware QA Load finden Sie auf 42

5 In einer einfachen Gegenüberstellung empfiehlt es sich, nach folgenden Kriterien zu bewerten: Kosten (inklusive Wartung/Support): In diesem Zusammenhang sollten Sie auch abwägen, ob für einen geplanten temporären Tool-Einsatz eine Miete des Tools nicht kostengünstiger ist. Marktanteil: Größere Hersteller sind zumeist bei der Integration neuerer Systemkomponenten in das Monitoring schneller (gerade in Lasttests werden oft sehr neue Komponenten eingesetzt). Kleinere Anbieter sind hingegen bei den Verhandlungen (Vertragsbedingungen etc.) oft konsensbereiter und flexibler. Erstellen der Transaktionen (bzw. Scripting): Recording und Anpassungen müssen leicht möglich sein (Einbindung von unterschiedlichen Daten aus z.b. csvoder xls-dateien, Randomizing der Daten, aber auch von Think Times in den Transaktionen). Beachten Sie auch die Vollständigkeit der Protokolle. Lastlauf: Verwaltung der Virtual User (Ramp-up und Ramp-down) mit unterschiedlichen Aufgaben (sprich: Scripts) und unterschiedlichen Rahmenbedingungen (Stichwort: Bandbreiten) sowie ein Online-Feedback beim Lastlauf sollten möglich sein (damit man den Lastlauf steuern kann, mehr/weniger User oder andere Scripts, aber auch, damit man bei Fehlern in den Scripts/Testdaten frühzeitig reagieren kann). Der Hardwarebedarf der Virtual User spielt vergleichsweise eine geringe Rolle, sollte jedoch komplett unbeachtet bleiben. Monitoring: Einfache Einbindung sämtlicher Systemkomponenten, wobei keine oder nur geringe Konfigurationen an diesen notwendig sein sollten (Standards wie SNMP, rtstat daemon, SQL*Net). Eine Installation von zusätzlichen Komponenten (Agents) in der Lastlauf-Environment sollte nicht notwendig sein. Auswertung und Reports: Eine gute Auswahl an Standard-Reports (Summary, Throughput, Transaction Summary, Hits per Second), Drill-down, Auto Correlation und Überlagerung verschiedener Kennzahlenkurven (auch von anderen Lastläufen mit gleichen/ähnlichen Scripts) erleichtern die Ursachenanalyse und somit das Finden von System- Bottlenecks. Es sollte auch möglich sein, Ergebnisse der Analyse in verschiedene Formate, wie HTML, Crystal Report und MS Word zu exportieren. externe Unterstützung: Für welche Tools bietet der Consultant Ihres Vertrauens Unterstützung? Tool-Installation und Handling, aber insbesondere die Interpretation der Kennzahlen sind durch erfahrene Consultants eine große Hilfe. Wrap-up Tool Anbieter Kommentar Lasttests sind wichtig, einfach betrachtet vermeiden Sie damit den Nachteil, den Sie erfahren, wenn Sie ineffiziente Systeme akzeptieren oder überhöhte Infrastruk- eload Empirix Testversion auf LoadRunner Mercury Interactive Testversion auf QA Load Compuware Teil der QA Center Performance Enterprise Edition, Rational Performance Tester IBM Trialversion auf SilkPerformer Segue Software Trialversion auf (eigener Request vorher notwendig) Tabelle 1: Lasttest-Tools Abb. 3: Auto Correlation turkosten finanzieren, weil Sie keine entsprechende Performance-Validierung oder -Optimierung durchführen. Dennoch, nur rund ein Drittel der notwendigen Voraussetzungen für einen erfolgreichen Lasttest liegt beim Tool, wesentliche erfolgsichernde Aspekte sind das Teaming und die Etablierung entsprechender Prozesse. Kein noch so funktional umfangreiches Lasttest-Tool ersetzt Ihre Kompetenz, kein Tool generiert einfach die von Ihnen gesuchten Antworten und vertritt diese vor Ihrem Management. Lasttest- Tools bieten umfangreiche Unterstützung bei der Erarbeitung der Ergebnisse, brauchen aber Ihre Führung. Alexander Weichselberger ist Testexperte und Geschäftsführerbei SEQISEngineering (www.seqis. com) sowie verantwortlich für Expertentreffs der österreichischen Oracle User Group (www.aoug.at). Links & Literatur [1] Theresa Lanowitz: Leaders and Challengers, in Gartner Research MQ for Distributed Testing, 2003, Note-Nummer M ; 11. September 2003, [2] Theresa Lanowitz: MQ for Application Quality Ecosystem. Leaders and Challengers, Gartner Research 2005, Note-Nummer G ; 8. März 2005, [3] Lasttest-Tool-Vergleich: Scott Barber: Performance testing Uncovered: presentations.htm [4] Alexander Weichselberger: Wie viel ist viel? 42! Load Tests: IT-Systeme richtig belasten, in Server Magazin [5] [6] [7] [8] 43

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