使用 k6 對 .NET 程式進行性能測試

什麼是性能測試

在軟體開發中，性能測試是一種常見的測試實踐，用於確定系統在特定工作負載下的響應能力和穩定性表現。它還用於排查，觀察，驗證系統在其他方面的質量。例如可擴展性，可靠性和資源使用情況。
性能測試是測試工程的一個子集，是一種電腦科學實踐，致力於將性能指標構建在系統的設計,實現和架構中。

相關概念解釋

常見性能測試工具

由於我對其他測試框架不是很瞭解，這裡只是簡單的羅列，感興趣的同學可以幫忙補充。關於這幾種測試框架的對比，可以參考 Thoughtworks 的一篇洞見（文末有連接）：

• JMitter
• wrk
• k6
• ...

K6 介紹

K6 是一個基於 Go 語言實現的一個負載測試工具，其官網描述為: The best developer experience for load testing。具有如下關鍵特點：

• 提供對開發者友好的 CLI 工具
• 使用 JS/TS 進行腳本編寫，支持本地和遠程模塊
• 提供 Check 和 Thresholds 功能，以目標為導向，友好的自動化測試
• 支持多種 DevOps 平臺和可視化平臺

常見性能測試類型

維基百科羅列了多達 8 種 性能測試類型，感興趣的小伙伴可以查看文末連接查看更多詳細內容。這裡結合 K6 主要介紹如下幾種測試類型如下幾種常見的測試類型：

關鍵詞解釋

在 K6 中，通過一些參數配置可以模擬上述的測試場景。常見的參數如下所示：

環境搭建

k6 支持 Linux,Mac,Windows,Docker方式來安裝，安裝方法也很簡單，可以結合自己的實際環境，參考官網的安裝方式進行本地環境安裝：Installation

常用命令

K6 提供兩種方式進行壓測場景的模擬，一種是 CLI，另一種就是通過 JS 腳本，這裡先羅列一下常用的 CLI 命令:

k6 help [command] [flags]

# 將測試在 K6 的雲端服務執行，需要提前註冊 K6 賬號並登錄
k6 login [flags]
k6 cloud [flags]

# 檢查腳本
k6 inspect [file] [flags]

# 執行 load test（本地）
k6 run [flags]

# 暫停測試
k6 pause [flags]

# 恢複測試
k6 resume [flags]

# 擴展測試
k6 scale [flags]

# 顯示測試狀態
k6 stats [flags]

# 顯示版本
k6 version [flags]

# 模擬10個虛擬用戶(VU)，連續壓測30秒：
k6 run --vus 10 --duration 30s script.js

示例展示

本地壓測

這裡採用 .NET 6 中的 MinimalAPI 的方式構建了 2 個測試路由：

• GetWeatherForecastV1：使用 for 迴圈的方式並行構建 1_000_000 個對象
• GetWeatherForecastV2：使用 Parallel 並行構建 1_000_000 個對象

示例代碼如下所示：

const int maxLength = 1_000_000;

app.MapGet("/GetWeatherForecastV1",  () =>
{
    var forecast = new object[maxLength];
    for (var i = 0; i < forecast.Length; i++)
    {
        forecast[i] = new
        {
            Date = DateTime.Now.AddDays(i),
            temperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
        };
    }
    return Results.Ok(forecast.Length);
}).WithName("GetWeatherForecastV1");

app.MapGet("/GetWeatherForecastV2", () =>
{
    var forecast = new object[maxLength];
    Parallel.For(0, maxLength, i =>
    {
        forecast[i] = new
        {
            Date = DateTime.Now.AddDays(i),
            temperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
        };
    });

    return Results.Ok(forecast.Length);
}).WithName("GetWeatherForecastV2");

創建一個 JS 腳本 sample-test.js，內容一下所示：

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

export const options = {
  insecureSkipTLSVerify: true, // skip TLS verify
  noConnectionReuse: false, // disable keep-alive connections
  vus: 1, // 1 user looping for 10 seconds
  duration: "10s",
};

const BASE_URL = "http://localhost:5188";

export default () => {
  const resp = http.get(`${BASE_URL}/GetWeatherForecastV1`);
  check(resp, { "status = 200": resp.status === 200 });
  sleep(1); // Suspend VU execution for the specified duration.
};

在通過 dotnet run 將我們的服務啟動起來後，我們先對 GetWeatherForecastV1 介面進行測試。執行 k6 run sample-test.js 後耐心等待 10s ,輸出的結果如下圖所示：

我們嘗試以同樣對腳本，對GetWeatherForecastV2 介面進行測試，輸出對結果如下圖所示：

通過對這 http_req_duration http_reqs iteration_duration 這 3 組數據對比，我們不難看出，在同等壓測條件下，GetWeatherForecastV2 的性能要優於 GetWeatherForecastV1。這也可以從一個側面反應出並行編程的重要性。

我們可以結合上面幾種測試類型，編寫不同的測試腳本來對我們的程式進行響應的性能壓測。

集成 K6 Cloud

此外，我們也可以將腳本上傳至雲端來進行測試，如下所示：

k6 login cloud -t <your token>
k6 cloud sample-test.js

類似的結果如下圖所示：

註：由於在 K6 的雲端來跑腳本的話，需要腳本裡面對應的介面可以供其訪問，所以可以嘗試先將應用部署到外網可訪問後再進行這種方式。

集成 Azure Pipelines

此外，K6 還支持集成至 Azure Pipelines 中進行壓測，目前 Azure Pipelines 的 Marketplace 已經提供來 k6 Load Testing 插件，可以嘗試將其安裝至自己的組織中進行使用。
具體使用方式可以參考文末的相關鏈接。

結果可視化

最後需要介紹的就是結果可視化，目前 K6 支持多種結果可視化方案，比如：Amazon CloudWatch，Cloud，CSV，Datadog...，我們可以根據自己項目的實際情況使用合適的可視化方案。

相關參考

• 如何使用 k6 做性能測試
• k6 負載測試學習知識
• Software performance testing
• K6
• Load testing with Azure Pipelines
• Load Testing With Azure DevOps And K6
• On .NET Live - Performance and Load testing with k6
• Getting started with API Load Testing (Stress, Spike, Load, Soak)