我们知道,业务模型一直是性能项目中很重要的环节。在容量场景中,每个业务比例都要符合真实业务场景的比例。如果不符合,那场景的执行结果也就没有意义了。

但是,我们经常可以看到,很多性能从业人员因为对业务模型的抽取过程不够了解,或者是拿不到具体的数据,导致业务模型和生产业务场景不匹配,进而整个性能项目都变得毫无意义。

也有大量的项目,并没有拿历史业务数据做统计,直接非常笼统地拍脑袋,给出相应的业务模型,这样显然也是不合理的。可是,这种情况在金融、互联网等行业中十分常见。

当然,也有人为了让业务模型和真实业务场景尽可能匹配,会直接拿生产环境的请求进行回放。可是,即便我们拿生产环境的请求录制回放了,也不能保证业务模型和未来的业务场景一致,因为未来的业务场景会随着业务推广而变化。

所以说,我们在做场景时首先要明白,当前的场景是要模拟历史业务场景,还是未来业务场景。

如果是未来的业务场景,那就要靠业务团队给出评估,而非性能团队。不过,在当前的性能市场中,经常有企业要求性能团队给出业务模型,这显然是不理智的。首先,性能团队的业务背景不如业务团队更熟悉;其次,他们对业务市场的把握也不够专业。

其实,在真实的工作场景中,业务模型的确认从来都不应该由一个团队来做,而应该由业务团队、架构团队、开发团队、运维团队和性能团队共同确定,并最终由项目的最上层领导确认。

如果一个系统有历史业务数据,那我们获得业务模型就有背景数据了。这时候,性能团队应该从历史业务数据中抽取出各场景的业务模型。如果系统没有历史数据,那就应该像对未来业务模型评估一样,需要各团队协作给出当前的业务模型。

正是基于我们前面提到的各种问题,经常有性能从业人员问我,我们应该如何从历史业务数据中抽取出业务模型?可能你也有这样的困惑,下面我们就来详细地说一说,同时我会借助实例为你展示一个具体的过程。

大体上来说,抽取真实业务模型有两个大步骤:

1. 抽取生产业务日志。这一步可以通过很多种手段来实现。这节课我给你展示两种比较常见的手段。一种是当没有日志统计系统时,使用 awk 命令来抽取;另一种是使用 ELFK 来抽取。

2. 梳理业务逻辑。

对于第一步而言,我们抽取生产业务日志是为了得到对应的业务比例。下面我们先来看看怎么用命令抽取生产业务日志。

使用命令抽取生产业务日志

这里以少量的 Nginx 日志举例。在 Nginx 中,日志格式通常如下所示:

120.220.184.157 - - [26/Oct/2020:14:13:05 +0800] "GET /shopping/static/skin/green/green.css HTTP/1.1" 200 4448 0.004  0.004 "https://www.xxx.cn/shopping/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/45.0.2454.101 Safari/537.36" "124.127.161.254"
120.220.184.203 - - [26/Oct/2020:14:13:05 +0800] "GET /shopping/static/js/manifest.0e5e4fd8f66f2b389f6a.js HTTP/1.1" 200 2019 0.003  0.003 "https://www.xxx.cn/shopping/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/45.0.2454.101 Safari/537.36" "124.127.161.254"
120.220.184.149 - - [26/Oct/2020:14:13:05 +0800] "GET /shopping/static/js/app.cadc2ee9c15a5c1b9eb4.js HTTP/1.1" 200 138296 0.100  0.005 "https://www.xxx.cn/shopping/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/45.0.2454.101 Safari/537.36" "124.127.161.254"

以上数据内容及顺序可以在 Nginx 配置文件中配置。我们的目标是抽取其中某个时间内的每秒的访问量,所以,我们只需要把对应的时间取出来统计一下即可,命令如下:

cat 20201026141300.nginx.log|awk '{print $4}' |uniq -c

我们得出下面的结果:

5 [26/Oct/2020:14:13:05
   3 [26/Oct/2020:14:13:06
  14 [26/Oct/2020:14:13:07
   4 [26/Oct/2020:14:13:08
   1 [26/Oct/2020:14:13:09
   2 [26/Oct/2020:14:13:10
   1 [26/Oct/2020:14:13:12
   2 [26/Oct/2020:14:13:20
  14 [26/Oct/2020:14:13:23
   1 [26/Oct/2020:14:13:24
   2 [26/Oct/2020:14:13:26
   2 [26/Oct/2020:14:13:29
   9 [26/Oct/2020:14:13:30
   9 [26/Oct/2020:14:13:31
   1 [26/Oct/2020:14:13:32
  13 [26/Oct/2020:14:13:35
   2 [26/Oct/2020:14:13:37
  20 [26/Oct/2020:14:13:38
   2 [26/Oct/2020:14:13:39
  33 [26/Oct/2020:14:13:44
  17 [26/Oct/2020:14:13:46
   5 [26/Oct/2020:14:13:47
  23 [26/Oct/2020:14:13:48
  29 [26/Oct/2020:14:13:49
   4 [26/Oct/2020:14:13:50
  29 [26/Oct/2020:14:13:51
  26 [26/Oct/2020:14:13:52
  22 [26/Oct/2020:14:13:53
  57 [26/Oct/2020:14:13:59
   1 [26/Oct/2020:14:14:02

这样就可以知道哪段时间里的访问量最高了。这里我们其实可以灵活运用,如果你只想取到分钟、某小时、某天都可以做相应的命令调整。例如,我们想取到分钟级,只要加上相应的截取命令就可以了,如下所示:

cat 20201026141300.nginx.log|awk '{print $4}' |cut -c 2-18|uniq -c

对应的结果如下:

352 26/Oct/2020:14:13
   1 26/Oct/2020:14:14

上述结果的意思是,在我这个日志中有两分钟内的数据,第一分钟中有 352 个请求,第二分钟中只有一个请求。

如果你想请求 URL 来做统计,那么就可以修改命令:

cat 20201026141300.nginx.log|awk '{print $7}' |cut -c 1-50|uniq -c

结果如下:

................
   1 /shopping/checkLogin
   1 /shopping/home/floor
   1 /sso/loginOut
   1 /shopping/home/navigation
   6 /shopping/home/floor
   2 /shopping/home/floorGoods
   1 /shopping/home/sysConfig
   4 /shopping/home/floorGoods
   1 /shopping/home/floor
   1 /sso/loginOut
................

此时我们取日志中的第七个数据,然后截取统计。这样我们就可以知道,每个时间段内每个请求的数量,也就可以得到相应的业务比例了。

上面这些命令你只要灵活运用,处理数据量不太大的文件是没什么问题的。

使用 ELFK 抽取生产业务日志

如果你想使用 ELFK 抽取日志,具体可以按如下步骤来做:

1. 安装 ELFK。这里的 ELFK 是指 ElasticSearch/Logstash/FileBeat/Kibana 的组合。具体安装方法可以搜索一下,网上的教程多如牛毛。

2. 配置好 ELFK 后,在 Kibana 的 Discover 界面就能看到收集的信息。注意,一条日志对应的就是一次命中。

3. 通过选择时间段就可以看到有多少请求在这个时间段内。

4. 要想得到接口请求的百分比,可以点击“Dashboard”中的“可视化”,创建一个 Lens 可视化面板,选择相应的 URL 字段就可以看到各个接口的百分比了。

总体来说,用 ELFK 抽取生产日志得到业务模型,可以分为两个阶段。

第一个阶段是统计大时间段的日志信息,然后逐渐缩小范围,比如说按年、月、天、时、分的顺序。这一步是为了将系统的峰值请求覆盖住。

第二个阶段是细化所选择的时间段。虽然我们在第一个阶段已经把时间段细化到分了,但由于我们的场景得到的结果是按秒来统计 TPS 的,所以我们要再细化到生产环境的 TPS 级别。这样就可以把生产的业务场景和测试中的场景进行对比了。

下面通过实例详细讲一讲这两个阶段。

第一个阶段:统计大时间段的日志。

在查看 ELFK 中的数据时,建议你尽可能选择覆盖全部业务场景的时间段。比如说,我们要选择峰值时间段,一开始要选择时间段的范围设置大一些,这样才不会漏掉数据。然后再通过柱状图的高低做范围缩小。

通过这样的操作就可以知道生产环境中各业务接口的总体百分比了。

其实,实时将相应的日志输出到 ELFK 中,是很多企业对日志处理的常用方法。这样不仅可以实现对日志的灵活查找,也可以实现对日志的长时间存储,并且也可以做更多的后续处理,生成可视化图形之类的。在这里,我们来实际操作一下。

业务架构之 业务场景 业务场景举例_业务逻辑

如上图所示,我们在 Kibana 中截取了一段时间的日志,这段日志总共有 6,624,578 次请求。你可以用 Kibana 直接生成下面这样的表格视图:

业务架构之 业务场景 业务场景举例_业务逻辑_02

这样你就可以知道哪些请求比较靠前。为什么我没有显示总数呢?因为在一段时间之内的每个请求,我们要生成相应的柱状图,如果看到它们的集中时间段是相同的,那就做一个场景即可;如果不同,则要做多个场景。下面我们来搜索一下。

/mall-member/sso/login

业务架构之 业务场景 业务场景举例_时间段_03

/mall-portal/home/content

业务架构之 业务场景 业务场景举例_时间段_04

/mall-member/member/address/list

业务架构之 业务场景 业务场景举例_数据_05

其他接口的图类似,就不一一列了。

看图上的数据时间点,在我这个例子中,所有的请求量级的时间点都是相同的,所以我们只需要做一个场景即可全部覆盖。请你务必要注意,在你的实际项目中,并不见得会是这样。如果出现某个请求的高并发时间点和其他的请求不在同一时间点,就一定要做多个场景来模拟,因为场景中的业务模型会发生变化。

在这个示例中,我们把数据量也列在表格中,同时求出比例关系,也就是拿某请求的数量除以总请求数,如下所示:

业务架构之 业务场景 业务场景举例_业务逻辑_06

这是在这一个时间段的业务平均比例。

通过第一阶段,我们已经可以知道哪个时间段的请求高了。但是这个时间段范围是 5 分钟,这对于任何一个系统来说,都算是比较集中的时间段了。但是我们的动作还没有结束,因为我们不仅要知道哪一段的用户操作比较集中,还要知道的是生产上能达到的 TPS 有多高。所以还需要细化,只有细化了我们才能知道具体生产的 TPS。

第二个阶段:细化时间段

通过主面图中的 Timestamp,可以看到是时间间隔是 5 分钟,我们选择最高请求的时间段,点进去。

业务架构之 业务场景 业务场景举例_抽取业务模型_07

这样我们就得到时间间隔为 5 秒的图了:

业务架构之 业务场景 业务场景举例_业务架构之 业务场景_08

然后按命中次数来计算 TPS,就可以得到如下结果:

生产TPS=9278÷5=1,855.6

当然了,你还可以再细化,得到毫秒级的图:

业务架构之 业务场景 业务场景举例_数据_09

通过这种方式,我们就可以得知一个系统在生产环境中的峰值的 TPS 有多大。1855.6 这个值是我们要定的测试环境中总的 TPS。如果达不到这个值,那就要接着优化,或者增加硬件资源。

通常情况下,得到总 TPS 之后,我们要根据测试目标,分三种方式处理这个总 TPS,而这三种方式都是以业务目标为前提的。

1. 业务无变化,应用版本有小变化(通常只是小的功能变化或修改 Bug):在这种情况下,我们只要将计算出来的 TPS 做为性能场景总的 TPS 指标即可。

2. 业务无变化,应用版本有大变化(比如说架构变更):在这种情况下,我们只要将计算出来的 TPS 做为性能场景总的 TPS 指标即可。

3. 业务有变化,应用版本有大变化:在这种情况下,我们要根据业务估算的增量来做相应的 TPS 增量计算。如果根据业务变化趋势预估会增加 20%,那你就可以在上面计算的总 TPS 的基础上,再加上对应的 20% 即可。

梳理业务逻辑

在上面的接口得到业务模型之后,我们就可以根据接口的量级梳理业务逻辑,以便更真实地模拟生产业务场景。其实在上面的步骤中,我们已经按顺序做了排列,你可以看一下前面的表格。

所以在这个示例中,大概有 58% 的用户会完整地走完流程。为什么是 58% 呢?因为登录的业务比例是 12%,而后面下单比例是 7%。所以是:

7%÷12%≈58%

整体流程说明

最后我们来梳理一下整体的流程:

业务架构之 业务场景 业务场景举例_业务架构之 业务场景_10

请注意,上面的业务场景在实际的项目业务统计过程中可以有多个。这个思路可以解决任何性能场景和生产场景不一致的问题。

总结

最后,我们再一起回顾下这一讲的重点内容。在业务模型抽取时我们要注意几个关键点:

1. 抽取时间:抽取时间一定要能覆盖生产系统的峰值时间点;

2. 抽取范围:抽取的范围要足够大,因为在一些场景中,即便不是峰值,但由于某个业务量较大,也会出现资源消耗大的情况;

3. 业务比例在场景中的实现:得到业务模型之后,我们在性能场景中一定要配置出对应的业务比例,不能有大的偏差。

只要做到以上几点,性能场景基本上就不会和真实业务场景有大的差异了。

课后作业

学完这节课后,请你认真思考两个问题:

1. 为什么性能场景中要模拟出真实业务比例?

2. 抽取生产数据并最终得到业务模型的步骤是什么? 

本文详细介绍了如何抽取符合真实业务场景的业务模型,强调了业务模型在性能项目中的重要性。作者提出了两个主要步骤:抽取生产业务日志和梳理业务逻辑。在抽取生产业务日志方面,文章介绍了使用命令和ELFK抽取生产业务日志的方法,并提供了具体的命令示例和ELFK的安装配置步骤。通过这些方法,可以得到对应的业务比例,从而抽取出符合真实业务场景的业务模型。在梳理业务逻辑方面,文章指出根据接口的量级梳理业务逻辑,以更真实地模拟生产业务场景。总结时,强调了抽取时间、抽取范围和业务比例在场景中的实现的关键点,并鼓励读者认真思考两个问题:为什么性能场景中要模拟出真实业务比例?抽取生产数据并最终得到业务模型的步骤是什么?整体而言,本文提供了实用的技术指导,有助于读者快速了解如何抽取符合真实业务场景的业务模型。