为你的 IoT 平台构建测试脚本

在我之前的文章中，我介绍了开源测试工具 JMeter，并使用一个简单的 HTTP 测试作为示例来演示它的功能。本文将向你展示如何为复杂的测试场景构建测试脚本。

用户界面以“树”格式显示 JMeter 测试脚本。保存的测试脚本（.jmx 格式）是 XML。JMeter 脚本树将测试计划视为根节点，测试计划包括所有测试组件。在测试计划中，你可以配置在整个测试计划中由组件调用的用户自定义变量。变量还可以线程组行为、测试中使用的库文件等等。你可以使用测试计划中的各种测试组件来构建丰富的测试场景。

JMeter 中的测试组件通常有以下几类

• 线程组
• 取样器
• 逻辑控制器
• 监听器
• 配置元件
• 断言
• 定时器
• 前置处理器
• 后置处理器

线程组

线程组是所有测试计划的起点（因此所有取样器和控制器都必须放置在线程组下）。线程组可以被看作是一个虚拟用户池，其中每个线程本质上是一个虚拟用户，多个虚拟用户同时执行同一批任务。每个线程都是独立的，互不影响。在一个线程的执行过程中，当前线程的变量不会影响其他线程的变量值。

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(Chongyuan Yin, CC BY-SA 4.0)

在这个界面中，可以以多种方式配置线程组。

1. 取样器错误后要采取的行动

以下配置项控制在遇到错误时是否继续测试

• 继续：忽略错误并继续执行。
• 启动下一个线程循环：忽略错误，终止当前线程的循环，并执行下一个循环。
• 停止线程：停止执行当前线程，而不影响其他线程的正常执行。
• 停止测试：在执行线程完成当前采样后，停止整个线程。
• 立即停止测试：立即停止整个测试执行，即使它中断当前正在执行的取样器。

2. 线程数

这是并发（虚拟）用户的数量。每个线程完全独立地运行测试计划，而不会干扰任何其他线程。测试使用多个线程来模拟对服务器的并发访问。

3. 启动时间（Ramp-up period）

启动时间设置启动所有线程所需的时间。例如，如果线程数设置为 10，启动时间设置为 100 秒，则 JMeter 将使用 100 秒启动并运行 10 个线程（每个线程在前一个线程启动后 10 秒开始）。

如果启动时间值设置得很小，线程数设置得很大，则在测试开始时服务器会承受很大的压力。

4. 循环计数

设置线程组中每个线程在结束之前循环的次数。

5. 延迟线程创建直到需要时

默认情况下，所有线程在测试开始时创建。如果选中此选项，则在需要时创建线程。

6. 指定线程生命周期

控制线程组的执行时间。你可以设置持续时间和启动延迟（以秒为单位）。

取样器

取样器模拟用户操作。它是一个运行单元，向服务器发送请求并接收来自服务器的响应数据。取样器是线程组内部的组件，因此必须将其添加到线程组。JMeter 本身支持各种取样器，包括 TCP 取样器、HTTP 请求、FTP 请求、JDBC 请求、Java 请求等等。每种类型的取样器根据设置的参数向服务器发送不同的请求。

TCP 取样器

TCP 取样器通过 TCP/IP 连接到指定的服务器，在连接成功后向服务器发送消息，然后等待服务器回复。

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可以在 TCP 取样器中设置的属性如下

TCPClient 类名

这表示处理请求的实现类。默认情况下，使用 org.apache.jmeter.protocol.tcp.sampler.TCPClientImpl，并且使用纯文本进行传输。此外，JMeter 还内置支持 BinaryTCPClientImpl 和 LengthPrefixedBinaryTCPClientImpl。前者使用十六进制数据包，后者将 2 字节的长度前缀添加到 BinaryTCPClientImpl。

你还可以通过扩展 org.apache.jmeter.protocol.tcp.sampler.TCPClient 来提供自定义实现类。

• 目标服务器设置：服务器名称或 IP 和 端口号 指定服务器应用程序的主机名或 IP 地址和端口号。
• 连接选项：确定如何连接到服务器。
• • 重用连接：如果启用，则此连接始终打开；否则，读取数据后将关闭它。
  • 关闭连接：如果启用，则在 TCP 取样器运行完成后关闭此连接。
  • 设置无延迟：如果启用，则禁用 Nagle 算法，并允许发送小数据包。
  • SO_LINGER：控制在关闭连接之前是否等待缓冲区中的数据完成传输。
  • 行尾 (EOL) 字节值：确定行尾的字节值。如果指定的值大于 127 或小于 -128，则跳过 EOL 检查。例如，如果服务器返回的字符串以回车符结尾，则可以将此选项设置为 10。
• 超时：设置连接超时和响应超时。
• 要发送的文本：包含你要发送的负载。
• 登录配置：设置用于连接的用户名和密码。

HTTP 请求取样器

HTTP 取样器向 Web 服务器发送 HTTP 和 HTTPS 请求。

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以下是可用的设置

• 名称和注释
• 协议：设置将请求发送到目标服务器的协议，可以是 HTTP、HTTPS 或 FILE。 默认值为 HTTP。
• 服务器名称或 IP 地址：要将请求发送到的目标服务器的主机名或 IP 地址。
• 端口号：Web 服务侦听的端口号。HTTP 的默认端口为 80，HTTPS 的默认端口为 443。
• 请求方法：发送请求的方法，通常包括 GET、POST、DELETE、PUT、TRACE、HEAD、OPTIONS 等。
• 路径：要请求的目标 URL（不包括服务器地址和端口）。
• 内容编码：如何对请求进行编码（适用于 POST、PUT、PATCH 和 FILE）。
• 高级请求选项：一些额外的选项，包括
• • 自动重定向：重定向不被视为单独的请求，并且不会被 JMeter 记录。
  • 跟随重定向：每个重定向都被视为单独的请求，并且会被 JMeter 记录。
  • 使用 KeepAlive：如果启用，则在 JMeter 与目标服务器通信时，Connection: keep-alive 将添加到请求头。
  • 为 POST 使用 multipart/form-data：如果启用，则使用 multipart/form-data 或 application/x-www-form-urlencoded 发送请求。
• 参数：JMeter 使用参数键值对来生成请求参数，并根据请求方法以不同的方式发送这些请求参数。例如，对于 GET、DELETE 请求，参数将附加到请求 URL。
• 消息体数据：如果要以 JSON 格式传递参数，则必须在请求头中将 Content-Type 配置为 application/json。
• 文件上传：在请求中发送文件。 通常，可以采用这种方式模拟 HTTP 文件上传行为。

逻辑控制器

JMeter 逻辑控制器控制组件的执行逻辑。 JMeter 网站这样解释：“逻辑控制器确定处理取样器的顺序。”

逻辑控制器可以控制取样器的执行顺序。因此，控制器需要与取样器一起使用。除了“仅一次”控制器之外，其他逻辑控制器可以相互嵌套。

JMeter 中的逻辑控制器主要分为两类。它们可以控制测试计划执行期间节点的逻辑执行顺序（循环或条件控制器），或者可以响应特定的吞吐量或事务计数。

事务控制器

有时，您需要统计一组相关请求的总体响应时间。在这种情况下，您需要使用事务控制器。

事务控制器统计控制器下所有子节点的采样器执行时间。如果在事务控制器下定义了多个采样器，则仅当所有采样器都成功运行时，事务才被认为是成功的。

使用上下文菜单添加事务控制器

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生成父样本：如果启用，则事务控制器用作其他采样器的父样本。否则，事务控制器仅用作独立样本。

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例如，未选中的摘要报告如下所示

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如果选中，则摘要报告如下所示

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包含计时器时长：如果启用，则包含计时器（在采样器运行前后添加延迟）。

仅一次控制器

仅一次控制器顾名思义，是一个只执行一次的控制器。控制器下的请求在线程组下的循环执行过程中只执行一次。对于需要登录的测试，您可以考虑将登录请求放在仅一次控制器中，因为登录请求只需要执行一次来建立会话。

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如果将循环计数设置为 2 并在运行后检查结果树，您可以看到仅一次控制器下的HTTP request 3只执行了一次，而其他请求执行了两次。

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监听器

监听器是一系列组件，用于处理和可视化测试结果数据。 查看结果树、图形结果和 聚合报告 是常见的监听器组件。

查看结果树

该组件以树结构显示每个采样器的结果、请求内容、响应时间、响应代码和响应内容。查看这些信息可以帮助分析是否存在问题。它提供了各种查看格式和过滤方法，还可以将结果写入指定文件，以便进行批量分析和处理。

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配置元件

配置元件为静态数据配置提供支持。它可以定义在测试计划级别，也可以定义在线程组或采样器级别，不同级别具有不同的作用范围。配置元件主要包括用户定义的变量、CSV 数据集配置、TCP 采样器配置、HTTP Cookie 管理器等。

用户定义的变量

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通过设置一系列变量，您可以使性能测试中使用随机选择的值。变量名可以在范围内引用，并且变量可以作为${variable name}引用。

除了用户定义的变量组件之外，变量也可以在其他组件中定义，例如测试计划和 HTTP 请求

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例如，定义的变量在 HTTP 请求中被引用

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查看执行结果，可以看到已经获取了变量的值

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CSV 数据集配置

在性能测试期间，您可能需要参数化输入，例如登录操作中的用户名和密码。当并发量比较大时，运行时的数据生成会对 CPU 和内存造成沉重的负担。 CSV 数据集配置可以用作此场景中所需参数的来源。

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CSV 数据集配置中一些参数的描述

• 变量名称：定义 CSV 文件中的参数名称，脚本可以将其引用为${variable name}。
• 文件结束时循环：如果设置为 True，则允许在到达 CSV 文件末尾时从头开始再次循环。
• 文件结束时停止线程：如果设置为 True，则在读取 CSV 文件中的最后一条记录后停止运行。
• 共享模式：设置线程和线程组之间共享的模式。

断言

断言检查请求是否按预期返回。断言是自动化测试脚本的重要组成部分，因此您应该非常重视它。

JMeter 常用的断言包括响应断言、JSON 断言、大小断言、持续时间断言、Beanshell 断言等。下面我介绍常用的 JSON 断言。

JSON 断言

用于断言 JSON 格式的响应内容。在本例中，在 HTTP 采样器上添加了 JSON 断言，如下图所示

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JSON 路径的根始终称为$，可以用两种不同的样式表示：点表示法（.）或括号表示法（[]）。例如；$.message[0].name 或 $['message'][0]['name']。

这是一个向https://www.google.com/doodles/json/2022/11 发出请求的示例。 $[0].name 值表示响应中第一个数组元素中的“name”部分。

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Additionally assert value 指定要验证 'name' 的值，并且Expected value 预计为 '2022-world-cup-opening-day'。

运行脚本并查看结果。您可以看到断言已通过。

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以下是可能的情况以及它们的处理方式

• 如果响应结果不是 JSON 格式，则将其视为失败。
• 如果 JSON 路径找不到该元素，则失败。
• 如果 JSON 路径找到该元素，但未设置任何条件，则通过。
• 如果 JSON 路径找到不满足条件的元素，则失败。
• 如果 JSON 路径找到满足条件的元素，则通过。
• 如果 JSON 路径返回一个数组，它会迭代以确定是否有任何元素满足条件。如果是，则通过。如果不是，则失败。

返回到 JSON 断言并选中 反转断言。

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运行脚本，检查结果，可以看到断言失败

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计时器

性能测试中请求之间的暂停时间称为“思考时间”。在现实世界中，暂停时间可以花费在内容搜索或阅读上，而 Timer 模拟了这种暂停。

同一范围内的所有计时器都在采样器之前执行。

如果您希望计时器仅应用于其中一个采样器，请将计时器添加到采样器的子节点。

JMeter 计时器主要包括常量计时器、均匀随机计时器、精确吞吐量计时器、常量吞吐量计时器、高斯随机计时器、JSR223 计时器、泊松随机计时器、同步计时器和 BeanShell 计时器。

常量计时器

常量计时器表示每个请求之间的间隔是一个固定值。

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分别将线程延迟配置为 100 和 1000 后，运行脚本

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检查表中的数据，其中#1和#2是配置为100毫秒时的运行结果，#4和#5是配置为1000毫秒时的运行结果。您可以看到 #4 和 #5 之间的间隔明显大于 #1 和 #2 之间的间隔

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常量吞吐量计时器

常量吞吐量计时器根据指定的吞吐量控制请求的执行。

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将目标吞吐量配置为 120（请注意单位是分钟），然后根据计算出的吞吐量选择 当前线程组中的所有活动线程（共享）

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运行脚本，检查结果，并观察吞吐量大约为 2/秒 (120/60)。

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预处理器和后处理器

预处理器在采样器请求之前执行一些操作。它通常用于修改参数、设置环境变量或更新变量。

类似地，后处理器在采样器请求之后执行一些操作。有时，需要在后续请求中使用响应数据，并且需要处理响应数据。例如，如果获取响应中的 jwt 令牌并用于后续请求中的身份验证，则使用后处理器。

使用 JMeter

以上是 JMeter 主要测试组件的介绍，现在您可以自信地开始自己的测试了。在另一篇文章中，我将解释如何在 JMeter 中使用 MQTT 插件。