在上篇文章 每個后端都應(yīng)該了解的OpenResty入門以及網(wǎng)關(guān)安全實戰(zhàn) 中，我向大家介紹了 OpenResty 的入門使用是 WAF 防御實戰(zhàn)，這篇文章將給大家繼續(xù)介紹 OpenResty 入門之性能測試 篇。

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性能測試是軟件開發(fā)中不可或缺的一環(huán)，它可以幫助我們評估系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性等指標(biāo)，為優(yōu)化和改進(jìn)提供依據(jù)。但是性能測試也是最容易失準(zhǔn)的一種測試，因為它受到很多因素的影響，例如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、服務(wù)器配置、壓測工具、壓測場景等。如果我們選擇了不合適的壓測工具或者沒有設(shè)計好壓測場景，那么我們得到的結(jié)果可能會與實際情況相差甚遠(yuǎn)，甚至導(dǎo)致錯誤的判斷和決策。

俗話說工欲善其事必先利其器，那么如何選擇一款合適的壓測工具呢？首先 OpenResty 是 fork 自 Nginx 開發(fā)，基于 Nginx 原有的強(qiáng)悍性能（協(xié)程 + IO 多路復(fù)用 Epoll），其性能也很高。所以我們需要的是一款自身性能足夠強(qiáng)悍，可以最大程度榨干 OpenResty 程序性能、服務(wù)端 cpu 資源的壓測工具。

這里給大家介紹一款壓測工具界的“悍馬” —— wrk。wrk 是一款針對 HTTP 協(xié)議的基準(zhǔn)測試工具，它能夠在單機(jī)多核 CPU 的條件下，使用系統(tǒng)自帶的高性能 I/O 機(jī)制，如 epoll，kqueue 等，通過多線程和事件模式，對目標(biāo)機(jī)器產(chǎn)生大量的負(fù)載。wrk 支持 Lua 腳本來創(chuàng)建復(fù)雜的測試場景（這一點與 OpenResty 支持 Lua 腳本相同），也可以輸出詳細(xì)的響應(yīng)時間統(tǒng)計信息。wrk 的優(yōu)點有以下幾點：

• 高性能：wrk 可以利用多核 CPU 的并行計算能力，同時使用多個線程和連接來發(fā)送請求，并且使用高效的 I/O 模型來處理響應(yīng)。這樣 wrk 可以在單機(jī)上產(chǎn)生高達(dá)數(shù)十萬甚至數(shù)百萬級別的 QPS（每秒請求數(shù)），遠(yuǎn)超過其他常見的壓測工具，如 ab、siege、jmeter 等。
• 靈活：wrk 支持使用 Lua 腳本來定制壓測場景，例如自定義 HTTP 方法、動態(tài)生成請求參數(shù)、修改請求頭等。這樣我們可以模擬各種復(fù)雜和真實的用戶行為和業(yè)務(wù)邏輯，使得壓測結(jié)果更加貼近實際情況。
• 簡潔：wrk 的安裝和使用都非常簡單，只需要幾條命令就可以完成。wrk 的輸出也非常清晰和直觀，可以顯示每個線程和總體的響應(yīng)時間和每秒請求數(shù)，并且可以打印出響應(yīng)時間的分布情況，方便我們分析系統(tǒng)的性能瓶頸。

wrk 的安裝

wrk 只能被安裝在類 Unix 系統(tǒng)上，所以我們需要一個 Linux 或者 MacOS 環(huán)境。Windows 10 安裝需要開啟自帶的 Ubuntu 子系統(tǒng)。

Linux 安裝

對于 Ubuntu/Debian 系統(tǒng)，可以通過以下命令安裝 wrk：

sudo apt-get install build-essential libssl-dev git -y
git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk
cd wrk
make
# 將可執(zhí)行文件移動到 /usr/local/bin 位置
sudo cp wrk /usr/local/bin

對于 CentOS / RedHat / Fedora 系統(tǒng)，可以通過以下命令安裝 wrk：

sudo yum groupinstall 'Development Tools'
sudo yum install -y openssl-devel git
git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk
cd wrk
make
# 將可執(zhí)行文件移動到 /usr/local/bin 位置
sudo cp wrk /usr/local/bin

MacOS 安裝

Mac 系統(tǒng)也可以通過先編譯的方式來安裝，但是更推薦使用 brew 的方式來安裝, 步驟如下：

• 安裝 Homebrew，安裝方式參考官網(wǎng) https://brew.sh （也就一行命令的事）;
• 安裝 wrk: brew install wrk;

Windows 10 安裝

Windown 10 需要在 Windows 功能 里勾選 適用于 Linux 的 Windows 子系統(tǒng), 然后通過 bash 命令切換到 Ubuntu 子系統(tǒng)。接下來，參考 Linux 安裝 的操作步驟，安裝 wrk。

壓測前準(zhǔn)備

在開始壓測前，我們還需要對測試環(huán)境進(jìn)行一番調(diào)整，已配合壓測工具 wrk 榨干 OpenResty 程序的性能。

單進(jìn)程最大文件數(shù)

Linux 系統(tǒng)默認(rèn)對每個進(jìn)程能夠打開的文件數(shù)有一個限制，通常是 1024 個。這個限制會影響到服務(wù)器能夠同時處理的連接數(shù)，因此需要增加這個限制。增加的方法是修改 /etc/security/limits.conf 文件，添加如下內(nèi)容：

* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

其中 * 號表示修改所有用戶的限制，soft 或 hard 指定要修改軟限制還是硬限制，65536 則指定了想要修改的新的限制值，即最大打開文件數(shù)(請注意軟限制值要小于或等于硬限制)。修改完后保存文件。

這樣就可以將所有用戶的單進(jìn)程最大打開文件數(shù)限制設(shè)為 65535 個。如果還不夠，可以繼續(xù)增大這個值，但要注意不要超過系統(tǒng)級的最大打開文件數(shù)限制，可以通過 cat /proc/sys/fs/file-max 命令查看這個限制。

最大打開文件數(shù)

查看 Linux 系統(tǒng)級的最大打開文件數(shù)限制，使用如下命令：

[root@VM-16-5-centos ~]# cat /proc/sys/fs/file-nr
2112 0 369508

這里的最后一個數(shù)字，就是最大打開文件數(shù)。如果你的機(jī)器中這個數(shù)字比較小，那就需要修改 /etc/sysctl.conf 文件來增大：

fs.file-max = 1020000
net.ipv4.ip_conntrack_max = 1020000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 1020000

修改完以后，還需要重啟系統(tǒng)服務(wù)來生效：

sysctl -p /etc/sysctl.conf

Nginx 工作進(jìn)程數(shù)量以及連接數(shù)

最后，我們還需要對 Nginx 的配置文件做一些修改，如下：

# 配置工作進(jìn)程數(shù)量
worker_processes  1;

...

events {
    # 單個工作進(jìn)程處理連接數(shù)量
    worker_connections  1024;
}

默認(rèn)情況下 Nginx 有 master 和 worker 兩種進(jìn)程，master 進(jìn)程用于管理 worker 進(jìn)程，worker 進(jìn)程用于處理外部請求也就是對外提供服務(wù)。

worker_processes 1 的配置說明工作進(jìn)程數(shù)默認(rèn)為 1。在多核機(jī)器上我們可以設(shè)置為服務(wù)器 CPU 的核數(shù)以提升 Nginx 的連接處理數(shù)。

worker_connections 1024 的配置說明單個進(jìn)程能處理的連接數(shù)量是 1024，在大壓力場景下，我們可以提升這個值，改為 10240。

最后，優(yōu)化的 Nginx 配置文件如下：

# 根據(jù)cpu核數(shù)自動設(shè)置工作進(jìn)程數(shù)量
worker_processes  auto;

...

events {
    # 單個工作進(jìn)程處理連接數(shù)量
    worker_connections  10240;
}

wrk 的使用

wrk 的基本用法是：

wrk  

 是一些可選的參數(shù)，用來控制壓測的配置， 是要壓測的目標(biāo)網(wǎng)址。

常用參數(shù)

wrk 支持以下常用參數(shù)：

• -c, --connections ：指定要保持打開的連接數(shù)；
• -d, --duration ：指定壓測的持續(xù)時間；
• -t, --threads ：指定要使用的線程數(shù)；
• -s, --script ：指定要加載的 Lua 腳本文件；
• -H, --header ：指定要添加到請求中的 HTTP 頭；
• --latency：指定要打印響應(yīng)時間統(tǒng)計信息；
• --timeout ：指定套接字/請求超時時間；

wrk -c 100 -d 30s -t 4 --latency http://121.4.xxx.xx/hello

Running 30s test @ http://121.4.xxx.xx/hello
  4 threads and 100 connections
  Thread Stats   Avg      Stdev     Max   +/- Stdev
    Latency    60.74ms   94.62ms   1.82s    88.81%
    Req/Sec   710.91    118.29     1.02k    69.08%
  Latency Distribution
     50%   26.22ms
     75%   32.99ms
     90%  176.28ms
     99%  475.41ms
  84967 requests in 30.02s, 15.40MB read
  Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 2
Requests/sec:   2829.91
Transfer/sec:    525.08KB

Running 30s test @ http://121.4.xxx.xx/hello
  4 threads and 100 connections

Latency    60.74ms   94.62ms   1.82s    88.81%

Latency Distribution
     50%   26.22ms
     75%   32.99ms
     90%  176.28ms
     99%  475.41ms

Requests/sec:   2829.91

wrk -c 100 -d 10s -t 4 -s post.lua http://121.4.xxx.xx/hello

wrk.method = "POST"
wrk.body   = "name=tom"
wrk.headers["Content-Type"] = "application/x-www-form-urlencoded"