如何利用云计算（ AWS ）进行百万用户压力测试

本文是记录利用云计算（ AWS ）对一个开源软件进行百万用户压力测试的过程，你可以认为是一篇云计算使用的基本入门文章。文章将一步步的展示作者一个人是如何利用云计算，构建，部署，测试，验证百万用户压测试这一过程的。希望能给云计算的使用者一点启发。文中所使用的所有代码 脚本，都可以在 https://github.com/xiaojiaqi/fakewechat 找到，本文的 wiki 地址在 https://github.com/xiaojiaqi/fakewechat/wiki/Stress-Testing-in-the-Cloud。 。因为个人能力有限，文中难免有各种错误，请谅解。如果有错误 建议 欢迎邮件 ppmsn2005#gmail.com

背景及需求介绍

我们为什么需要云计算?

背景

几个月以前 我开发了一个分布式的软件:fakewechat. 这是一个开源通信系统的原型，它实现了服务器的后端功能。比如它可以为用户提供可靠的通信,可以水平扩展。（它还是只是一个原型，和成熟的商业产品对比 没有意义）

现在我模拟测试了 1 千,1 万用户时候的场景，我认为符合我设计的要求。现在我想验证我的设计在 100 万用户的情况下，会怎么样？没有实践是没有发言权的，所以我需要模拟一个环境测试一下。 假设我是一位网站的工程师，现在网站每天服务 10 万人。我想测试当每天有 100 万用户的情况下，网站是否还能正常服务呢？

核心需求

核心的需求 我需要很多的资源，服务器，网络，存储。我需要把程序放上去测试，搭建好环境，模拟出状态，并得出结果。

可能的解决方案：

1. 买很多电脑和网络设备，搭一套平台，搭起来，测试完再卖掉。不过简单算算买 40 台服务器的硬件价格，我就只能放弃了。
2. 暂时租用一批电脑和网络设备，租一段时间，为租用时间花钱，就像小时候 租录像带和 VCD 盘那样，我不需要买很多片子，我只要每天花几块钱，租了看就可以。

方案 2 就是云计算

云计算的概念很广，这里的云计算可以特指 Iaas, 你可以简单的认为，远处有一个机房，你可以在这个机房暂时租用一些机器，几个小时或者几天以后，你就可以把这些机器还给机房，然后出一点租金。

云计算商家选择

国外： AWS.

国内：腾讯云 UC ...

我选择： AWS

理由：

1. 入门门槛最低
2. 文档和资料最齐全
3. 有中文版
4. 可以全程网页操作
5. 东京区可以直连了
6. 此外在 AWS 上访问各种网络资源速度非常快，不会被墙，相对国内云是个非常大的优势

缺点：

1. 必须用信用卡
2. 连接网络质量相对较差
3. 技术支持和客服交互需要英语

这里的例子是测试 fakewechat, 当然如果你是网站， AWS 做测试也是完全没有问题的。只是复杂度会有所提高，但是原理都一样。

目标

操作目标: 1 位操作人员，在 10 分钟内完成项目，启动，部署和启动测试过程（不包括数据准备的过程），实现 fakewechat 项目百万用户压力测试。

涉及 AWS 的模块

在这个测试中我们主要涉及弹性云和私有网络这 2 项服务

AWS 的基本概念：

弹性云

简称为 EC2 ， Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 是一种 Web 服务，可在云中提供大小可调的计算容量。该服务旨在降低开发人员进行网络规模级云计算的难度。

安全私有云

简称为 VPC ， Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) 允许您在 Amazon Web Services (AWS) 云中预置一个逻辑隔离分区，让您在自己定义的虚拟网络中启动 AWS 资源。您可以完全掌控您的虚拟联网环境，包括选择自有的 IP 地址范围、创建子网，以及配置路由表和网关。

你可以这样简单理解 Ec2 就是虚拟机，它是你的计算资源。你可以启动很多虚拟机，然后在上面安装各种软件，提供服务。而 VPC 就是对你网络拓扑的描述，它描述了 你的网络是怎么构成的，外部用什么 DNS ， IP 来访问,有那些子网，网关，路由。这样 Ec2 的主机拥有了私有或者公有的 IP ，就可以为用户服务了。

AWS 的概念非常复杂，要全部理解不是这样一篇小小的文章可以解决。

系统架构

首先我们需要考虑如何设计一个水平扩展的架构。

下图是系统的架构图

我们可以看到架构在设计的时候已经考虑到了水平扩展的问题。所以，我们可以将系统 Cell 化。具体设计思想可见文档，简单的说我们可以把所有需要的服务划分为一个 Cell,一个 Cell 是可以独立的为用户提供服务的。

注意 简单的按照用户 id 号划分集群，会有非常大的局限性，实际生产环境中不能简单的使用。目前项目还没有实现实现动态的调度和配置，以后会实现这个要点。

为了进一步节省成本 系统还可以被优化成这个样子

一个虚拟机模拟一个集群，完成集群里所有的业务。（需要注意 这样的测试大部分流量并没有走真正的网络，和真实网络情况有差异。) 这样可以最大程度的节省成本。

如果在真正的生产环境，我们可以把各个服务进程分配到各个独立的服务器上，提高服务的能力。当用户人数降低的时候，我们又可以简单地把服务进程收缩到少数的服务器上，节省支出。真正的做到 收发自如。（本文离真正的收发自如还有 10 万多公里，剩下的路还需读者自行钻研）

画一下我们的测试需要用到网络拓扑图

这个拓扑比较简单，我简单的描述一下里面各个节点和作用

测试者： 测试者就是作者，作者利用 internet 连接进 AWS 集群,完成百万用户的测试 子网： 在这里我将测试划分为 2 个子网 10.0.1/24 和 10.0.2.0/24 .其中 10.0.1.0/24 这个子网有互联网的接入能力，也只放置了一台主机 10.0.1.11. 因为我需要在这台主机下载各种需要的软件包。 而 10.0.2.0/24 里面可以启动非常多的主机，比如从 10.0.2.11-10.0.2.200. 它们可以和主机 10.0.1.11 互通。它们可以每台服务器模拟一个集群，可以几台服务器模拟一个集群。

注意，一般来说我们会把网段做更好的规划。比如 10.0.2.0/24 这个网段作为接入服务器的网段。放置 100 台计算服务器。 10.0.4.0/24 这个网段作为数据库的网段，放置数据库，网络之间连接使用专门的网络设备。我这个测试比较简单，所有的东西都在同一个子网内，服务器之间的流量也不是非常大。

这一切和真正的实际环境，业务模型都有很大关系。 总之这里是个简单版本

初探 AWS

准备

开始 AWS 之旅 如果网络不好的，也许需要翻墙。

1. 首先准备账号
2. 准备信用卡

访问 http://aws.amazon.com/cn/

注册帐号

创建用户

输入用户信息

输入信用卡

我的账号是几年以前注册的，我记得当时会有电话回拨，输入验证码，然后信用卡会被扣除 1 美金。测试你的信用卡是否正常。这 1 美金不会真正的扣除，大概是这样，完成整个注册过程。如有有问题 请帮我修正。

软件部分 你需要准备以下的几样东西

考虑到 windows 的普及性，我 windows 平台上完成测试。 Mac os,Linux 的用户使用会在使用密钥的时候稍有不同，但问题不大。

1. windows 电脑一台
2. linux 电脑一台（主要是转换密钥用)
3. SSH 客户端软件 这里我使用 SecureCRT

简单使用

使用 AWS

浏览一下首页，右上端显示我正在使用东京区的网页控制台。 主服务区里面罗列了， AWS 提供的所有服务。目前我们只需要使用 2 种 弹性云，安全私有云。

点击右上端的"东京", 会罗列出所有的区域，你可以选择不同的区域跳转

点击首页的弹性云，可以看到弹性云的主页面。

点击启动实例就可以启动开启一个弹性云的主机。

第一步 选择一个 AMI ， AMI 就是磁盘镜像，和 Ghost 很类似。 AMI 分为我的 AMI ， AMI MarketPlace, 社区 AMI, AMI 标签里有 AMI ID ， 根存储设备， 虚拟类型这几个参数。 注意 某些 AMI 是要收钱的。

第二步， 选择一个实例类型，实例的差别主要体现在 CPU,内存，网络

第三步，主要是配置网络，如子网，是否拥有外网 IP 等等

第四步，选择存储，也就是为主机选择一块"硬盘"

第五步 设置标签实例

第六步 设置安全组，也就是设置网络端口

最后运行实例

运行以后大概就是这样

AWS 的基本概念

主机部分：

• Region: 分区，简单的说 就是这个机房在那个位置。
• 实例类型: 就是主机的配置，它决定有多少 CPU 内存 网络设备
• AMI ： 镜像，你可以想象为一个操作系统安装盘。它有一个唯一 ID ，同时它决定了使用哪种虚拟类型。
• 虚拟类型： hvm, pv. 两种的区别就是全虚拟和半虚拟，在性能上有差别。
• 存储设备： 一般分 ESB 和 SSD.ESB 是弹性块存储， SSD 应该就是我们常见的 SSD.可以根据业务类型做选择。
• 密钥: 你通过网络连接主机时候的密钥，主要保护你主机的安全。

网络部分：

• VPC ： VPC 就是一套网络配置的总称
• IP: 一台主机拥有的 IP ，有内部也有外部
• 子网： 就是网络子网
• 安全组：可以认为是网络安全配置，决定了那些数据包可以通行，可简单的认为就是防火墙。

注意点：

主机选择：

主机类型的选择： AWS 将主机分为了 通用,计算，内存。

CPU 核数从 1 到 32...

某些主机 CPU 有积分, 如果你使用一个 CPU 很弱的主机，跑一个重 CPU 的业务，那么它将迅速的把这个主机的 CPU 主机资源消耗殆尽，然后进入非常低速的状态，这时使用 top 检测系统，表现的状态就是 st 非常高。 aws 很精明，它将计算资源，内存资源，网络资源，存储资源都做了非常精确的划分。所以你需要谨慎的选择你的主机类型，不要让小马拉大车，同时也要避免大马拉小车的浪费。

解决办法: 在软件设计的时候，应该有各种参数控制程序对资源的使用，比如线程并发数，队列长度，是否可以暂停请求等等。你可以通过调节参数让主机的负载能力和 cpu 网络 的消耗符合要求。

Region ：

各个分区的主机价格是不一样的！但是离你太远的话，网络又是问题。所以你需要做一个折中。

AMI ：

有一些 AMI 是要花钱的，而且价格不菲。 比如 t2.Micro +RHEL 每小时是 0.08$ 而纯的 T2.Micro + linux 是 0.02$. 如果你在 t2.Micro 上使用 1 小时的 RHEL, 就可以使用等额 4 小时的 Centos. 作为工程师必须节约资源！ （当然默认的 RHEL 的确很好用）