使用TCP Sample进行TCP性能测试

1引入JMeter TCP Sample

JMeter自带的TCP Sample可以完成并发的TCP性能测试，下面通过一个实例说明应用方法。

需要进行的性能测试需求如下：待测试流量监控系统需要支持1W条业务的流量监控。基于产品定位和系统实现分析，该流量监控系统可以进行多种业务的流量监控和分析。系统通过采集业务传输设备（交换机、路由器等）的流量信息，进行分析和评估。主要过程是，系统与设备建立管理通道，设备定时（5分钟）将流量信息通过TCP推送给系统。系统根据存储的业务信息，匹配流量信息，完成相应计算并入库。

当前需要进行验证的性能需求为：该系统能够同时进行1W条业务的流量监控。经过上述分析，可以明确测试的关键，当同时进行1W条业务的监控时，最差情况系统应能在5分钟内完成这些业务的数据分析和入库。当然，这是最低的要求，如果不满足该要求，系统就无法在一个周期内完成该周期的处理，相应的就会出现丢数据、无法处理其他响应等问题。

那么初步的测试方案就确定了：通过JMeter线程组完成并发，定时器每5分钟进行一次TCP请求，其中请求的内容为业务的流量数据。

2 模拟场景设计

考虑测试过程影响场景设计的变量：设备数目、单设备业务数。二者相乘为1W条业务（复杂的单设备业务条数不同不是影响系统性能的关键因素，所以不考虑）。区分二者的原因在于，设备数目决定了系统需要进行的TCP连接数目（即一个设备一个TCP连接）；单设备业务数决定了单条连接在周期时间需要推送并处理的数据量。以上分析与系统实现息息相关。

既定前提是不考虑设备的瓶颈，比如单设备最多只能完成10条业务的推送，超出后设备在5分钟内无法推送完成。单纯考虑流量系统的能力，初期设计如下场景：

（1）1W*1，即场景为1W个设备，每个设备1条业务。重点验证系统能否建立1W连接。

（2）100*100，即场景为100个设备，每个设备100条业务。

（3）1*1W，即场景为1个设备，该设备有1W条业务。重点验证系统能否在周期点一次完成1W数据的处理。

上述场景仅为初期的想法，其中包括了对系统实现的分析和假设，后续需要根据测试结果进行验证和修改。

100*100为通用场景，下面描述以该场景为例进行说明。下图说明测试的场景设计。

3 工作分解

整体场景设计完成后，可以针对性能测试工作进行分解，具体工作如下：

（1）业务数据模拟。通过TCP推送的数据需要与系统已经存储的业务进行关联，所以需要预先创建好1W条业务。可以通过SQL语句完成数据插入，原理不复杂，主要要了解系统实现的表结构。

（2）设备在线模拟。根据设备与系统的管理协议模拟在线的设备，有很多现成的模拟工具可以借鉴。

（3）TCP连接和推送模拟。利用JMeter的TCP Sample完成TCP连接以及数据的推送，本文重点介绍。

（4）执行场景测试。执行测试，设置不同档位的压力，收集数据。

（5）结果分析、测试、验证。根据测试结果分析性能瓶颈，进行优化、调整、测试并验证。

4 TCP连接和推送模拟

4.1 TCP模拟示意

通过上述分析确定了JMeter在本次测试中的关键地位，同时也确定了使用的主要元件：TCP Sample，下图可以描述整体模拟示意。

对比之前的场景设计，从待测系统的视角看到的是100个TCP连接，收到数据后进行数据库的业务关联和数据计算。在模拟设备侧，使用JMeter线程组并发，TCP Sample携带100条业务的流量数据。所以可以看出，完全可以欺骗待测系统，建立模拟环境。

4.2 JMeter配置

JMeter配置如下图，涉及到的元件包括：

Thread Group-作用为线程并发；

Loop Controller-循环进行管理推送，作为推送多少次（也就是多久的配置）；

Synchronizing Timer-线程并发定时器，约定所有线程在此并发；

TCP Sampler-主要元件，推送TCP数据；

Constant Timer-作为每5分钟的间隔；

BeanShell Assertion-不在TCP请求中进行返回验证，完后后根据数据库入库的流量数据数目进行验证；

View Reaults Tree-查看结果。

重点说明TCP Sample的配置。

Name和Comments为自定义，无需过多解释。

TCPClient classname为TCP Sample使用的TCP Client的实现，可以是自定义的，可以是JMeter提供的。本例中使用的是自定义的，原因见后面的问题分析。介绍一下JMeter自带的TCP Client实现类。

TCPClientImpl：TCPClient最简单实现类，也是默认使用的Client。以文本方式发送和接收数据。读取响应时读到输入流结束或者结束符停止。其中结束符通过JMeter属性的tcp.eolByte定义。使用的字符集通过tcp.charset配置，未配置则使用默认。

BinaryTCPClientImpl：TCPClient的二进制实现类。以二进制（Hex流）的方式将配置的数据传送，所以要求配置的数据必须是二进制（Hex流）。读取数据的时候会把数据重新转为二进制（Hex流）。读取响应时一直读到输入流结束，或者定义好的结束字节，该字节通过tcp .BinaryTCPClient.eomByte配置。

Target Server相关配置为TCP服务器的配置，包括Server Name or IP，Port Number。Timeouts为超时时间，单位是毫秒，可以配置连接的超时时间和读取响应的超时时间。

Re-use connection:选中表示重用TCP连接，含义是同一线程重用，即同一个线程内的多个请求使用客户端同一IP和相同端口与服务器连接，服务器维护的是一个TCP连接。当然，并发的不同线程使用的不同的连接。当在请求过程中出现错误，即使该配置被选中，也会在下一次请求时重新打开一个连接。

Close connection：选中表示请求结束后关闭连接。该配置会影响Re-use connection，如果选中Close connection则无论Re-use connection是否选中，都会在请求结束后关闭连接，而下一次请求重新创建一个连接。也就是Re-use connection配置无效。

Set NoDelay:选中则禁用 Nagle算法，与TCP协议的缓存有关的算法。简单讲就是，是立即发送数据，还是缓存一会儿收集一个大包再发送。有实时性要求的系统设置NoDelay，默认是关闭的（就是默认的TCP协议启用Nagle算法）。

SO_LINGER：TCP协议中的延迟关闭时间，具体参考TCP协议。简单讲就是客户端要关闭连接时，是否要等待以秒为单位的时间。默认不配置或者配置为0，可以防止服务端维持大量处于TIME_WAIT状态的连接。

End of line(EOL) byte value:结束字符配置，与配置文件中的tcp.eolByte一个作用。

4.3 脚本结果验证

配置完成后，进行一次简单的测试，模拟一个设备10条业务推送5次的情况，通过抓包看结果如下：

可以明确的看到三次握手，5次推送和ACK以及最后的断开连接的过程。通过数据库查看结果与预期一致。就像真的一样，完成了模拟的使命。

4.5 遇到主要问题：BinaryTCPClientImpl重写

实际脚本开发中遇到很多问题，其中改写BinaryTCPClientImpl是比较费劲的一个。改写本身很简单，问题是为什么改写。先上一个使用BinaryTCPClientImpl的测试结果：

查看数据库，实际的数据已经入库了，但是JMeter报错，是什么原因呢？在JMeter官网上对TCP Sample有如下说明：

TCP Sample与指定的服务器简历TCP/IP连接，发送指定文本并且等待响应。

而被测系统在收到推送的数据后，只会发送ACK确认收到，但不会给出任何响应。而TCP Sample需要一直等待读取到数据，ACK仅是自己发送成功的确认，不是响应。在网上查找很多资料后，终于在如下网址中获得答案：

https://stackoverflow.com/questions/24825064/how-to-make-jmeters-binarytcpclientimpl-accept-ack。

所以只好重写BinaryTCPClientImpl，实际的代码非常简单，其余工作都有父类完成，重写read函数，直接返回。

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