JS 性能测试与负载测试：`k6` / `Artillery` 模拟高并发场景

各位观众，晚上好！我是今天的性能测试和负载测试讲师，咱们今天的主题是“JS 性能测试与负载测试：k6 / Artillery 模拟高并发场景”。放心，这不是枯燥的理论课，而是一场实战演练，我会用最接地气的方式，带大家一起探索如何用 k6 和 Artillery 这两把利剑，模拟高并发场景，找出我们代码的瓶颈。

开场白：为什么要搞性能测试？

想象一下，你辛辛苦苦开发了一个电商网站，功能强大，界面精美，信心满满地发布上线。结果，双十一当天，流量像洪水一样涌来，网站直接崩溃！用户疯狂吐槽，订单丢失，老板脸色铁青……

这就是没有做性能测试的惨痛教训。

性能测试，就像给你的网站做体检，在高并发场景下，看看它能不能承受住压力，有没有哪里“虚弱”，需要“补补身子”。

所以，性能测试不是可有可无，而是上线前的必备环节，能帮你避免线上事故，保证用户体验。

主角登场：k6 vs Artillery

市面上有很多性能测试工具，今天我们重点介绍两款：k6 和 Artillery。它们都是基于 JavaScript 开发，上手简单，功能强大，非常适合前端和 Node.js 开发者。

特性	k6	Artillery
脚本语言	JavaScript (ES6)	YAML 或 JavaScript
易用性	相对简单，上手快	配置灵活，学习曲线稍陡峭
扩展性	通过扩展模块可以自定义指标和功能	通过插件可以扩展功能
报告	命令行报告、JSON 输出、Grafana 集成	命令行报告、HTML 报告、JSON 输出、Datadog 集成
社区支持	活跃，文档丰富	活跃，但相对 k6 稍弱
使用场景	适合快速构建和执行性能测试，监控 API 性能	适合复杂的场景模拟，集成 CI/CD 流程

简单来说，k6 就像一把瑞士军刀，轻巧灵活，适合快速测试；Artillery 更像是一套专业的工具箱，功能齐全，适合深度测试。

实战演练：用 k6 模拟高并发

咱们先来试试 k6。假设我们要测试一个简单的 API 接口，它返回一个 JSON 数据。

安装 k6

根据你的操作系统，选择合适的安装方式。
- macOS: brew install k6
- Linux: sudo apt-get update && sudo apt-get install k6
- Windows: 下载安装包：https://k6.io/docs/getting-started/installation/

编写测试脚本 (test.js)

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';

export const options = {
  vus: 10, // 虚拟用户数
  duration: '10s', // 测试持续时间
};

export default function () {
  const res = http.get('https://httpbin.test.k6.io/delay/1'); // 模拟 API 请求，延迟 1 秒
  check(res, {
    'status is 200': (r) => r.status === 200,
  });
  sleep(1); // 每次请求后休眠 1 秒
}

vus: 虚拟用户数，模拟多少个用户同时发起请求。
duration: 测试持续时间，测试运行多久。
http.get(): 发起 HTTP GET 请求。
check(): 检查响应状态码是否为 200。
sleep(): 休眠一段时间，模拟用户行为。

运行测试

在命令行中执行：
```
k6 run test.js
```
k6 会输出详细的测试报告，包括请求数量、响应时间、错误率等等。

进阶技巧：k6 的高级用法

配置 stages (阶梯式加压)

export const options = {
  stages: [
    { duration: '10s', target: 10 }, // 10 秒内逐渐增加到 10 个虚拟用户
    { duration: '20s', target: 20 }, // 20 秒内逐渐增加到 20 个虚拟用户
    { duration: '10s', target: 0 },  // 10 秒内逐渐减少到 0 个虚拟用户
  ],
};

stages 可以模拟更真实的流量场景，比如逐渐增加并发量，观察系统的表现。

使用 thresholds (阈值)

export const options = {
  thresholds: {
    'http_req_duration': ['p95<200'], // 95% 的请求响应时间必须小于 200ms
    'http_req_failed': ['rate<0.01'], // 请求失败率必须小于 1%
  },
};

thresholds 可以设置性能指标的阈值，如果超过阈值，测试会失败。

读取环境变量

const baseUrl = __ENV.BASE_URL || 'https://httpbin.test.k6.io'; // 从环境变量中读取 BASE_URL，如果没有则使用默认值

export default function () {
  const res = http.get(`${baseUrl}/delay/1`);
}

通过环境变量，可以灵活配置测试参数，方便在不同环境运行测试。

数据驱动测试 (Data-Driven Testing)

import { SharedArray } from 'k6/data';
import papaparse from 'https://jslib.k6.io/papaparse/5.1.0/index.js';
import { check } from 'k6';
import http from 'k6/http';

// Load test data from CSV file
const csvData = new SharedArray('data', function() {
  return papaparse.parse(open('./data.csv'), { header: true }).data;
});

export default function() {
  const data = csvData[Math.floor(Math.random() * csvData.length)];
  const res = http.get(`https://httpbin.test.k6.io/get?param1=${data.param1}&param2=${data.param2}`);
  check(res, {
    'status is 200': (r) => r.status === 200,
  });
}

假设 data.csv 文件包含 param1 和 param2 两列数据，这个例子会从 CSV 文件中随机读取数据，作为 API 请求的参数。

实战演练：用 Artillery 模拟更复杂的场景

接下来，我们用 Artillery 模拟一个更复杂的场景，比如用户登录、浏览商品、加入购物车、下单支付。

安装 Artillery
```
npm install -g artillery
```

编写测试脚本 (artillery.yml)

config:
  target: 'https://httpbin.test.k6.io' # 目标 API 地址
  phases:
    - duration: 60 # 测试持续时间 60 秒
      arrivalRate: 20 # 每秒发送 20 个请求
  defaults:
    headers:
      Content-Type: 'application/json'
scenarios:
  - name: 'Get Request with Delay'
    flow:
      - get:
          url: '/delay/1'
          capture:
            - json: '$.url'
              as: request_url
      - log: "Request URL: {{request_url}}"

config.target: 目标 API 地址。
config.phases: 定义测试阶段，包括持续时间和每秒发送的请求数。
config.defaults.headers: 设置默认的请求头。
scenarios: 定义测试场景，每个场景包含一系列的 HTTP 请求。
flow: 定义场景的执行流程。
get: 发起 HTTP GET 请求。
capture: 从响应中提取数据，保存到变量中。
log: 打印日志。

运行测试

在命令行中执行：
```
artillery run artillery.yml
```
Artillery 会输出详细的测试报告，包括请求数量、响应时间、错误率等等。

进阶技巧：Artillery 的高级用法

使用 JavaScript 代码

config:
  target: 'https://httpbin.test.k6.io'
  phases:
    - duration: 60
      arrivalRate: 20
scenarios:
  - name: 'Post Request with Dynamic Data'
    flow:
      - function: "generateData" # 调用 JavaScript 函数
      - post:
          url: '/post'
          json:
            param1: "{{param1}}"
            param2: "{{param2}}"
functions:
  generateData: |
    module.exports = {
      generateData: function(context, events, done) {
        context.vars['param1'] = Math.random().toString(36).substring(7); // 生成随机字符串
        context.vars['param2'] = Math.floor(Math.random() * 100); // 生成随机数字
        return done();
      }
    };

通过 functions 字段，可以定义 JavaScript 函数，在测试流程中动态生成数据。

使用 CSV 数据

config:
  target: 'https://httpbin.test.k6.io'
  phases:
    - duration: 60
      arrivalRate: 20
  payload:
    path: 'data.csv'
    fields:
      - param1
      - param2
scenarios:
  - name: 'Get Request with CSV Data'
    flow:
      - get:
          url: '/get?param1={{param1}}&param2={{param2}}'

payload 字段可以指定 CSV 文件，Artillery 会从 CSV 文件中读取数据，作为 API 请求的参数。

集成 CI/CD

Artillery 可以方便地集成到 CI/CD 流程中，实现自动化性能测试。

例如，可以在 Jenkins 中配置一个任务，在每次代码提交后自动运行 Artillery 测试，并根据测试结果决定是否允许部署。

如何选择：k6 还是 Artillery？

没有绝对的答案，选择哪个工具取决于你的具体需求。

如果你需要快速构建和执行简单的性能测试，k6 是一个不错的选择。 它上手简单，文档丰富，可以快速帮你找到 API 的性能瓶颈。
如果你需要模拟更复杂的场景，比如用户行为流程，或者需要集成 CI/CD 流程，Artillery 更适合你。 它的配置灵活，可以满足各种复杂的测试需求。
如果你对 JavaScript 非常熟悉，并且需要自定义指标和功能，k6 的扩展性更强。
如果你需要生成更美观的 HTML 报告，Artillery 的报告功能更强大。

总结：性能测试的 Tips

尽早开始性能测试。 在开发阶段就开始进行性能测试，可以及早发现问题，避免后期修复成本过高。
模拟真实的流量场景。 性能测试的目的是模拟真实的用户行为，所以要尽量模拟真实的流量场景，包括并发量、请求类型、用户行为等等。
监控系统资源。 在进行性能测试的同时，要监控系统的资源使用情况，包括 CPU、内存、磁盘 I/O 等等，找出性能瓶颈。
分析测试结果。 性能测试的目的是找出性能瓶颈，所以要认真分析测试结果，找出导致性能问题的根本原因，并进行优化。
自动化性能测试。 将性能测试集成到 CI/CD 流程中，实现自动化性能测试，可以保证代码质量，避免线上事故。

最后的最后：性能优化永无止境

性能优化是一个持续不断的过程，没有最好，只有更好。希望今天的讲座能帮助大家掌握性能测试的基本技能，为构建高性能、高可用的系统打下坚实的基础。

记住，性能测试不是一次性的任务，而是一个持续的过程。只有不断地测试、分析、优化，才能让你的系统跑得更快、更稳！

谢谢大家！祝大家编码愉快，性能测试顺利！

问答环节

现在是问答环节，大家有什么问题可以提出来，我会尽力解答。

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