PHP 应用性能回归测试：在 CI/CD 中利用基准测试定位延迟增加
大家好，今天我们来聊聊一个非常重要的话题：PHP 应用的性能回归测试，以及如何在 CI/CD 流程中利用基准测试来定位延迟增加。在软件开发过程中，尤其是迭代速度很快的项目，性能问题往往容易被忽视。小的代码改动积累下来，可能导致整体性能显著下降，这就是所谓的性能回归。尽早发现并解决这些问题，对于保证用户体验至关重要。
性能回归测试的必要性
想象一下，你负责一个电商网站的开发。最近团队上线了一个新的促销功能，但是用户反馈网站变得卡顿，特别是商品详情页的加载速度明显变慢。如果没有完善的性能回归测试，你可能需要花费大量时间去手动排查代码，才能找到导致性能下降的罪魁祸首。
性能回归测试的目标是：
- 尽早发现性能问题： 在问题影响到生产环境之前，将其扼杀在摇篮里。
- 量化性能变化： 明确每次代码变更对性能的影响程度。
- 自动化测试流程： 将性能测试集成到 CI/CD 流程中，减少人工干预。
- 提供问题定位依据： 通过基准测试数据，快速定位导致性能下降的代码。
基准测试 (Benchmarking) 的概念与工具
基准测试是一种测量和评估系统或应用程序性能的方法。它通过运行一系列预定义的测试用例，记录关键性能指标（如响应时间、吞吐量、CPU 使用率、内存占用等），从而了解系统的性能表现。
对于 PHP 应用，常用的基准测试工具有：
- PHPBench： 一个专门为 PHP 设计的基准测试框架，可以方便地编写和运行针对特定代码片段的基准测试。
- Apache JMeter： 一个强大的负载测试工具，可以模拟大量用户并发访问网站，测量应用的整体性能。
- ab (ApacheBench)： 一个简单的命令行工具，用于快速测试 Web 服务器的性能。
- Blackfire.io： 一款性能剖析工具，可以深入分析 PHP 应用的性能瓶颈。
选择哪种工具取决于你的测试目标。PHPBench 适合测试代码片段级别的性能，JMeter 和 ab 适合测试应用的整体性能，Blackfire.io 适合深入分析性能瓶颈。
在 CI/CD 中集成基准测试
将基准测试集成到 CI/CD 流程中，可以实现自动化性能回归测试。以下是一个典型的 CI/CD 流程：
- 代码提交： 开发人员提交代码到代码仓库（如 Git）。
- 代码构建： CI/CD 系统自动构建代码。
- 单元测试： 运行单元测试，确保代码功能正确。
- 基准测试： 运行基准测试，测量代码性能。
- 性能评估： 将基准测试结果与历史数据进行比较，判断是否存在性能回归。
- 部署： 如果性能评估通过，则将代码部署到测试环境或生产环境。
如果性能评估发现性能回归，CI/CD 系统可以：
- 停止部署： 阻止有问题的代码部署到生产环境。
- 发出警告： 通知开发人员性能回归，并提供相关数据。
使用 PHPBench 进行代码片段基准测试
我们以 PHPBench 为例，演示如何编写和运行基准测试。
1. 安装 PHPBench：
composer require phpbench/phpbench --dev2. 创建基准测试类：
在 benchmark 目录下创建一个基准测试类，例如 StringConcatBench.php：
<?php
namespace Bench;
use PhpBenchAttributesIterations;
use PhpBenchAttributesRevs;
class StringConcatBench
{
private $string;
public function __construct()
{
$this->string = str_repeat('a', 100);
}
#[Revs(1000)]
#[Iterations(5)]
public function benchConcatWithDot()
{
$result = '';
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$result .= $this->string;
}
}
#[Revs(1000)]
#[Iterations(5)]
public function benchConcatSprintf()
{
$result = '';
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$result = sprintf('%s%s', $result, $this->string);
}
}
}这个基准测试类比较了两种字符串连接方法：使用 . 运算符和使用 sprintf 函数。#[Revs(1000)] 表示每个测试用例运行 1000 次迭代，#[Iterations(5)] 表示整个测试循环运行 5 次。
3. 运行基准测试：
./vendor/bin/phpbench run benchmarkPHPBench 会输出详细的测试结果，包括每次迭代的平均执行时间、标准差等。
4. 分析基准测试结果：
PHPBench 的输出结果示例如下：
+-----------------------+----------+---------+----------+--------+--------+--------+---------+
| benchmark | subject | mem_peak | mem_diff | time_avg | time_var | time_dev | time_sum |
+-----------------------+----------+---------+----------+----------+----------+----------+----------+
| StringConcatBench | concatWithDot | 3.49MB | 0.00MB | 3.123ms | 0.000ms | 0.000ms | 15.616ms |
| StringConcatBench | concatSprintf | 3.49MB | 0.00MB | 4.567ms | 0.000ms | 0.000ms | 22.835ms |
+-----------------------+----------+---------+----------+----------+----------+----------+----------+从结果可以看出，使用 . 运算符进行字符串连接比使用 sprintf 函数更快。
5. 在 CI/CD 中集成 PHPBench：
在 CI/CD 配置文件（例如 .gitlab-ci.yml）中，添加一个执行 PHPBench 的步骤：
stages:
- test
performance:
stage: test
image: php:8.2-cli
script:
- composer install --no-interaction --prefer-dist --optimize-autoloader
- vendor/bin/phpbench run benchmark --report=aggregate
artifacts:
paths:
- phpbench.json这个配置会在每次代码提交时，自动运行 PHPBench，并将测试结果保存到 phpbench.json 文件中。--report=aggregate 参数可以生成一个聚合报告，方便后续分析。
使用 JMeter 进行应用整体性能测试
PHPBench 适合测试代码片段级别的性能，而 JMeter 适合测试应用的整体性能。
1. 安装 JMeter：
从 Apache JMeter 官网下载并安装 JMeter。
2. 创建 JMeter 测试计划：
创建一个 JMeter 测试计划，模拟用户访问网站的流程。例如，可以模拟用户访问首页、商品列表页、商品详情页等。
3. 配置 JMeter 测试计划：
配置 JMeter 测试计划的线程数、循环次数、请求头等参数。线程数表示并发用户数，循环次数表示每个用户访问网站的次数。
4. 运行 JMeter 测试计划：
运行 JMeter 测试计划，收集性能数据。
5. 分析 JMeter 测试结果：
JMeter 会生成详细的测试报告，包括响应时间、吞吐量、错误率等。
6. 在 CI/CD 中集成 JMeter：
在 CI/CD 配置文件中，添加一个执行 JMeter 的步骤：
stages:
- test
performance:
stage: test
image: alpine/jdk:8
script:
- wget https://archive.apache.org/dist/jmeter/binaries/apache-jmeter-5.4.1.tgz
- tar -xzf apache-jmeter-5.4.1.tgz
- apache-jmeter-5.4.1/bin/jmeter -n -t performance_test.jmx -l result.jtl
artifacts:
paths:
- result.jtl这个配置会在每次代码提交时，自动运行 JMeter 测试计划，并将测试结果保存到 result.jtl 文件中。
性能评估与回归检测
有了基准测试数据，接下来就需要进行性能评估和回归检测。
1. 存储基准测试数据：
将每次基准测试的结果存储到数据库或文件中。可以使用 JSON 格式存储 PHPBench 的聚合报告，使用 CSV 格式存储 JMeter 的测试结果。
2. 定义性能指标：
定义需要监控的性能指标，例如平均响应时间、吞吐量、错误率等。
3. 设置性能阈值：
为每个性能指标设置一个阈值。如果实际性能超过阈值，则认为存在性能回归。
4. 自动化性能评估：
编写脚本，自动化读取基准测试数据，计算性能指标，并与阈值进行比较。
5. 生成性能报告：
生成性能报告，展示性能指标的变化趋势，并标记出性能回归。
例如，可以使用 PHP 编写一个脚本，读取 PHPBench 的聚合报告，计算平均执行时间，并与历史数据进行比较：
<?php
$currentReportFile = 'phpbench.json';
$previousReportFile = 'phpbench_previous.json'; // 假设存储了上次的报告
$currentReport = json_decode(file_get_contents($currentReportFile), true);
$previousReport = json_decode(file_get_contents($previousReportFile), true);
$threshold = 0.1; // 允许的性能下降百分比 (10%)
foreach ($currentReport['reports'] as $report) {
foreach ($report['suites'] as $suite) {
foreach ($suite['benchmarks'] as $benchmark) {
foreach ($benchmark['subjects'] as $subject) {
$subjectName = $subject['name'];
$currentTimeAvg = $subject['stats']['mean'];
// 查找上一次运行的相同 subject 的数据
$previousTimeAvg = null;
foreach ($previousReport['reports'] as $prevReport) {
foreach ($prevReport['suites'] as $prevSuite) {
foreach ($prevSuite['benchmarks'] as $prevBenchmark) {
foreach ($prevBenchmark['subjects'] as $prevSubject) {
if ($prevSubject['name'] == $subjectName) {
$previousTimeAvg = $prevSubject['stats']['mean'];
break 3; // 找到后跳出所有循环
}
}
}
}
}
if ($previousTimeAvg !== null) {
$performanceChange = ($currentTimeAvg - $previousTimeAvg) / $previousTimeAvg;
if ($performanceChange > $threshold) {
echo "WARNING: Performance regression detected for {$subjectName}.n";
echo "Previous avg: {$previousTimeAvg}, Current avg: {$currentTimeAvg}, Change: " . ($performanceChange * 100) . "%n";
} else {
echo "Performance for {$subjectName} is within acceptable range.n";
}
} else {
echo "No previous data found for {$subjectName}.n";
}
}
}
}
}这个脚本读取 phpbench.json 和 phpbench_previous.json 文件，比较每个测试用例的平均执行时间，如果性能下降超过 10%，则发出警告。
性能回归定位
当检测到性能回归时，需要快速定位导致性能下降的代码。以下是一些常用的方法：
- 版本控制系统： 使用
git bisect命令，可以快速定位导致性能回归的提交。git bisect会自动在提交历史中进行二分查找，找到第一个导致性能回归的提交。 - 代码审查： 仔细审查最近的代码变更，特别是涉及到性能关键代码的变更。
- 性能剖析： 使用 Blackfire.io 等性能剖析工具，深入分析 PHP 应用的性能瓶颈，找出导致性能下降的具体代码行。
- 日志分析： 分析应用日志，查找异常情况，例如大量的数据库查询、外部 API 调用失败等。
案例分析：数据库查询优化
假设你的电商网站的商品详情页加载速度变慢了，经过性能剖析，发现瓶颈在于数据库查询。
1. 识别慢查询：
使用数据库慢查询日志，找出执行时间较长的 SQL 语句。
2. 分析 SQL 语句：
分析 SQL 语句的执行计划，查看是否使用了索引，是否存在全表扫描等。
3. 优化 SQL 语句：
- 添加索引：为查询条件中的字段添加索引。
- 重写 SQL 语句：优化 SQL 语句的结构，避免不必要的计算和连接。
- 使用缓存：将查询结果缓存起来，避免重复查询数据库。
4. 测试优化效果：
使用基准测试，测量优化后的 SQL 语句的执行时间，确保性能得到提升。
总结一下
今天我们深入探讨了 PHP 应用的性能回归测试，以及如何在 CI/CD 流程中利用基准测试来定位延迟增加。关键在于构建一个自动化的性能测试体系，尽早发现并解决性能问题，保证用户体验。记住，持续的性能监控和优化是一个持续的过程，需要团队的共同努力。
几个关键点
- 性能回归测试需要自动化
- 基准测试是量化性能的有效手段
- 版本控制系统可以帮助定位性能回归