Co je to špičkové testování?
Špičkové testování představuje metodu, jak připravit systémy na nečekané a prudké nárůsty zátěže. Může jít například o situace, kdy webová aplikace zaznamená náhlý a masivní příliv uživatelů, což by mohlo vést k jejímu selhání.
Tato forma testování umožňuje detailně prozkoumat chování systému při extrémním zatížení. Zjišťuje se, zda dochází k pádům, zpomalení, nebo jak dlouho trvá, než se systém vrátí do normálního stavu. Firmy proto špičkové testy integrují do svých pravidelných testovacích procesů, aby odhalily slabá místa v produkčním prostředí.
Díky shromažďování výsledků mohou vývojáři identifikovat, kde a kdy dochází k selhání aplikace, a získat informace o nástrojích nezbytných pro optimalizaci jejího výkonu.
V rámci životního cyklu vývoje softwaru (SDLC) se špičkové testování zaměřuje na klíčové aspekty softwarových komponent, jako je rychlost, spolehlivost a škálovatelnost. Tento článek pojednává o špičkovém testování, jeho důležitosti, fungování a výhodách. Také se seznámíte s několika nástroji, které vám pomohou efektivně začít s špičkovým testováním.
Definice špičkového testování
Špičkový test je technikou testování výkonu, která spočívá v podrobení aplikace nebo webové stránky náhlému a výraznému zvýšení zátěže. Například lze uměle navýšit počet požadavků až do extrémní úrovně, poté jej snížit a průběžně testovat, abychom vyhodnotili, jak se systém chová.
Na rozdíl od zátěžového testování, kde je na systém aplikována konstantní zátěž, špičkové testování je dynamičtější. Počet požadavků se může rychle měnit – například tisíc za minutu, následně dvojnásobek a tak dále. Důležité je, že špičkové testování se provádí výhradně v testovacích prostředích, zatímco hlavní aplikace zůstává aktivní a neovlivněná.
Vzhledem k tomu, že reálný provoz na aplikaci se nikdy neodvíjí rovnoměrně, špičkové testování pomáhá odhalit potenciální úzká hrdla, problémy se škálovatelností a jak efektivně se systém dokáže obnovit. V obchodní praxi to umožňuje připravit se na události jako jsou například velké bleskové výprodeje, registrace na významné veřejné akce, spolupráce s influencery v rámci marketingových kampaní nebo prodej produktů v limitovaných edicích.
Prokazuje se tak, že systém je schopen bez problémů zvládat prudké nárůsty provozu. Je to obzvláště užitečné pro firmy, které pracují s vysokým objemem transakcí, jako jsou prodeje a registrace. Špičkové testování pomáhá udržet pozitivní uživatelskou zkušenost a zároveň posiluje spolehlivost systému.
Testování špiček přináší řadu výhod, včetně možnosti zjistit, jaké dopady mají neočekávané špičky v počtu uživatelů, identifikace limitů, které je aplikace schopna zvládnout při dané zátěži, a také možnost pro vývojáře odstranit slabá místa, která mohou vést k selhání softwaru při zatížení překračujícím maximální úrovně.
Srovnání špičkového testování s dalšími typy testování výkonu
V oblasti testování výkonu je špičkové testování podkategorií a souběžnou metodou k dalším typům testování, jako je zátěžové, stresové a testování odolnosti. Při zátěžovém testování se vyhodnocuje chování systému při předem definované úrovni zátěže.
Cílem zátěžového testování je ověřit lineární škálovatelnost. To znamená, že výkon aplikace by se neměl zhoršovat, i když se zvyšuje počet uživatelů. Škálovatelnost se posuzuje sledováním odezvy serveru na odeslané formuláře, identifikováním změn ve výkonu v průběhu času, testováním funkcí, které selhávají při vysokém zatížení, a zjišťováním problémů s latencí sítě.
Stresové testování, na druhou stranu, používá vysoké zatížení, aby prověřilo odezvu aplikace a odhalilo funkce, které selhávají, chování formulářů a odkazů a také to, jak aplikace reaguje po selhání systému nebo jeho komponent.
Zátěžové testování se tedy zaměřuje na posouzení reakce systému na podmínky blížící se bodu selhání. A konečně, testování odolnosti (nebo zátěžové testování) sleduje výkon systému v delším časovém horizontu. V rámci testování odolnosti se sledují parametry jako využití paměti s cílem odhalit případné úniky paměti a jiné problémy související s výkonem.
Jak špičkové testování funguje
Proces špičkového testování lze rozdělit do tří hlavních kroků. Prvním je simulace zátěže, která se provádí umělým navýšením aktivity uživatelů nebo počtu požadavků. Následuje shromažďování dat a metrik výkonu, jako je doba odezvy, využití zdrojů a míra chybovosti. A konečně, analýza zjišťuje, jak efektivně se systém vypořádává s navýšenou zátěží.
Jelikož se jedná o proces s jasnými postupy, je nutné projít všechny jeho kroky, abychom dosáhli kvalitního testování. Začněte nastavením testovacího prostředí, které odpovídá vašim konkrétním potřebám. Stejně tak je důležité se ujistit, že při provádění špičkového testu nebude nikdo zasahovat do produkčního prostředí.
Dále je třeba definovat maximální zatížení – tedy maximální počet souběžně obsluhovaných uživatelů v aplikaci. Zátěž je pak náhle zvýšena na tuto úroveň. K tomu lze využít nástroje pro testování webového výkonu. Po dosažení maximálního zatížení v bodě špičky sledujte, jak se systém chová – zda dojde k jeho selhání nebo zda toto zatížení zvládne.
Následně zátěž rychle snižte na nulu nebo na minimum. Zanalyzujte chování systému při nulové zátěži a sledujte, zda nedojde k selhání. Posledním krokem je analýza grafu výkonu.
Díky rychlému navýšení a snížení zátěže se vytvoří špička. Tento nárůst se podrobuje analýze, při které se sledují metriky jako selhání, čas a virtuální uživatelé. Na základě výsledků mohou testovací inženýři identifikovat chyby aplikace a předat je vývojářům k nápravě.
Typy špičkového testování
Špičkové testy mohou nabývat různých podob. Následuje jejich přehled.
- Pozitivní špičkový test – ověřuje schopnost systému zvládat náhlý nárůst provozu, například v důsledku úspěšné marketingové kampaně.
- Negativní špičkový test – hodnotí odolnost systému vůči náhlým nepříznivým událostem, jako jsou DDoS nebo smurfing útoky.
- Test konstantní špičky – server je vystaven vysoké zátěži po krátkou dobu v pravidelných intervalech. V tomto testu mají špičky stejnou výšku, zátěž je tedy konstantní.
- Test zvýšené špičky – zátěž serveru se postupně zvyšuje v krátkých intervalech. Doba odezvy se měří u každé špičky a analyzuje se její odchylka od doby odezvy základní zátěže.
- Test náhodných špiček – zátěžové špičky a jejich intervaly jsou náhodné. Tento test je vhodný pro aplikace, u kterých v produkčním prostředí dochází k častým nepravidelným špičkám.
Pro špičkové testování lze použít většinu nástrojů pro testování výkonu. V následujícím textu si představíme některé z nejběžnějších, které jsou oblíbené pro svou specializaci. Jsou uvedeny bez konkrétního pořadí.
#1. BlazeMeter
BlazeMeter je komplexní platforma pro nepřetržité testování, která umožňuje provádět různé typy testů, včetně špičkového testování, monitorování API, funkčního testování a vytváření falešných služeb a dat.
BlazeMeter poskytuje nástroje pro efektivní testování zátěže a výkonu přímo z IDE. Proto je celosvětově používán k přípravě aplikací pro streamování sportovních událostí, které sledují miliony uživatelů.
V oblasti monitorování API umožňuje BlazeMeter vytvářet a spouštět testy v řádu minut, aniž by to snižovalo jejich kvalitu. Upozorní vás také na problémy s provozem API dříve, než dojde k jejich významnému dopadu na koncové uživatele.
Mezi nejnovější funkce Blaze patří využití umělé inteligence, která urychluje testování. Můžete požádat o demo a vyzkoušet nové funkce, jako je profiler řízený daty AI, který umožňuje identifikovat pevně zakódovaná data a automaticky generovat data z předdefinovaných seznamů. Dále nabízí vytváření testovacích dat řízených umělou inteligencí, které umožňuje zefektivnit generování testovacích dat převodem textu na testovací data, a testování chaosu, které posiluje odolnost systému pomocí testovacích dat řízených umělou inteligencí, aby odhalilo zranitelnosti.
#2. Apache JMeter
Apache JMeter je open-source software pro automatizované testování. Původně byl navržen pro testování funkčnosti a měření výkonu webových aplikací. Framework lze použít k testování statických i dynamických aplikací.
Může simulovat vysokou zátěž serveru (i skupiny serverů) a testovat objekty/sítě při různém zatížení. I když vypadá jako prohlížeč, ve skutečnosti jím není. To znamená, že neprovádí úlohy jako je například vykreslování HTML nebo provádění JavaScriptu. Pokud chcete rozšířit jeho funkčnost o vykreslení výstupu HTML, můžete použít Postprocesor JSR223 nebo JSSR Sampler pro spuštění vlastního kódu JavaScript.
JMeter nabízí celou řadu funkcí, včetně testování zátěže a výkonu různých aplikací, serverů a typů protokolů, jako je web – HTTP, služby SOAP/REST, databáze, e-maily a objekty Java. Je vysoce rozšiřitelný a efektivně funguje s příkazovým řádkem na všech operačních systémech kompatibilních s Javou.
Jednou z jeho silných stránek je snadná korelace díky extrakci dat z oblíbených formátů, jako jsou JSON, XML, HTML a další textové formáty. Zde je rychlý návod, jak začít používat Apache JMeter.
#3. Locust
Locust je open-source nástroj pro zátěžové testování, který je škálovatelný a skriptovatelný. Na rozdíl od jiných nástrojů, které omezují uživatelské rozhraní, používání jazyka specifického pro danou oblast nebo XML, Locust používá kód v běžném programovacím jazyce Python.
Locust umožňuje spouštět jednotlivé uživatele v samostatných greenletech (odlehčených procesech/korutinách), díky čemuž můžete vytvářet testy, jako byste psali blokový kód. Nemusíte tak používat zpětná volání nebo jiné složité mechanismy.
Locust je založen na událostech (využívá gevent) a umožňuje jednomu procesu obsluhovat tisíce souběžných uživatelů. To usnadňuje provádění zátěžových testů na více strojích.
K dispozici je volitelné webové uživatelské rozhraní, které umožňuje snadné použití v kanálu CI/CD. Můžete s ním zobrazovat průběh testů a variace zatížení. Ačkoli Locust nativně pracuje s webovými stránkami a službami, lze jej použít s jakýmkoli protokolem. Stačí jen vytvořit klienta pro specifický případ použití, nebo prozkoumat řešení vytvořená komunitou.
Výhody špičkového testování
Špičkové testování přináší celou řadu výhod. Proaktivní identifikace problémů s výkonem umožňuje řešit je ještě předtím, než se vyvinou v kritické problémy. Co se týče spolehlivosti softwaru, špičkové testování zajišťuje, že je systém stabilní i v nepředvídatelných situacích.
Z uživatelského hlediska špičkové testování minimalizuje výpadky a související finanční ztráty a poškození reputace. Uživatelé očekávají, že webové stránky a aplikace budou plně funkční i během špiček návštěvnosti, ať už se jedná o probíhající kampaně nebo spuštění výprodejů.
Testování špiček pomáhá vyhodnotit sílu softwaru, připravit ho na reálné scénáře a chránit jej před selháním. Špičkové testování pomáhá dosáhnout dlouhodobé udržitelnosti softwaru.
Úspěšné špičkové testy odhalují nejhorší možné scénáře, na které se standardní testovací postupy nezaměřují. Špičkové testování reguluje výkon softwaru tím, že řeší případné problémy s výkonem, a ladí ho tak, aby poskytoval kvalitní a bezproblémovou uživatelskou zkušenost.
Omezení špičkového testování
Je však třeba zmínit i nevýhody špičkového testování. Nutnost spouštět tyto testy v unikátním (testovacím) prostředí vyžaduje nastavení speciálních testovacích podmínek, což proces prodražuje. Je to důsledkem jeho složitosti a náročnosti na zdroje. Zvládání složitých postupů vyžaduje odborné znalosti, v tomto případě testovacích softwarových inženýrů.
Při provádění testů existuje možnost, že se aplikace zpomalí, zhorší se její výkon, nebo se dokonce úplně zastaví. Na rozdíl od jiných testů výkonu je špičkové testování časově náročnější. Také je obtížné nasimulovat přesné špičky reálného světa.
Doporučené postupy pro špičkové testování
Jak bylo popsáno, špičkové testování je klíčovým prvkem testování výkonu, který zlepšuje odolnost a spolehlivost webových aplikací při vysokém zatížení. Použitím náhlých a neočekávaných špiček v provozu pomáhá vývojářům identifikovat a zmírňovat problémy s výkonem, čímž zajišťuje pozitivní uživatelskou zkušenost a stabilitu systému.
Pokud vaše organizace potřebuje provést špičkové testování, je nutné si stanovit jasné cíle a testovací kritéria. Ty by měly být realistické. Proč? Žádná webová aplikace nedokáže obsloužit neomezený provoz, automaticky a okamžitě se škálovat, ani okamžitě obnovit svůj stav. Stanovení cílů vám umožní určit správné metriky ke sledování, které mohou zahrnovat:
- Doba odezvy – Doba, za kterou aplikace zpracuje a odešle požadavky.
- Chybové odpovědi – Počet odpovědí, které vedou k chybám.
- Propustnost – Počet záznamů nebo transakcí za sekundu.
- Využití zdrojů – Jak software využívá procesor (CPU) a paměť.
Pokud máte uvedené metriky na seznamu, můžete se ptát na další otázky. Například:
- Kolik uživatelů by moje aplikace měla obsluhovat?
- Jakou úroveň latence můžu očekávat?
- Jaká je míra využití CPU/paměti?
- Kolik chyb se objevuje?
- Jak dlouho trvá aplikaci, než se zotaví ze špičky?
Zpět k cílům, omezte rozsah testů na realistické limity. Je to ekonomičtější. Zvládání masivního provozu při vysoké rychlosti je náročné a drahé. V některých případech může být nutné upravit architekturu, nahradit nebo změnit datové modely, nebo upravit základní obchodní logiku a provozní modely.
Při přípravě testování je důležité provést průzkum, který vám pomůže lépe porozumět chování uživatelů. Je velký rozdíl, pokud máte tisíce uživatelů na vstupní stránce, nebo stejný počet uživatelů, kteří procházejí e-shop, když si vybírají zboží. Pochopení interakce uživatelů s vaším softwarem vám pomůže definovat správné dotazy na server a ze serveru, a lépe tak nastavit proces špičkového testování. Pomůže vám vybrat správné nástroje pro testování, provést testy, odstranit úzká hrdla ve výkonu a celý proces opakovat, dokud nebudou splněny požadované cíle.
Prozkoumejte další nástroje pro testování softwaru a posuňte své testovací dovednosti na vyšší úroveň.