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Java 性能测试

目标：通过对常规的Java应用性能测试，使学员快速了解到在X86架构和ARM架构的性能差异，以及熟练使用wrk压力测试工具，分析比较不同架构的性能差异.

Java On Graviton 性能测试

测试环境说明

架构图中部署3台主机，分别是:\

1台压测服务器（沿用模版部署的Graviton_GameDay_Stress压力测试机）
1台X86的APP(新部署一台 Graviton_GameDay_App1服务器)
1台ARM架构的APP(新部署一台 Graviton_GameDay_App2服务器)

1 测试前准备工作

1.1按照架构图部署测试环境，现有环境中部署3台主机，分别是1台压测服务器，提供压测，2台java应用服务器，1台X86（模版已部署），1台ARM架构（实验2已手动创建），

1.2 压测服务器已经通过模版部署，参数如下，

EC2已经通过模版创建，参数如下：

名称： Graviton_GameDay_Stress
实例类型：c5.2xlarge
Amazon Machine Image（AMI）： Amazon Linux 2 AMI（HVM）
架构：64位（ARM）
密钥对名称：模版创建的密钥对ee-default-keypair.pem
VPC： gameday1-VPCStack
安全组：gameday1-SecurityGroupStack-XXXXXXX-APPServerSecurityGroup
存储：默认

1.3 手动创建1台gravition目标主机

名称： Graviton_GameDay_App2
实例类型：m6g.large
Amazon Machine Image（AMI）： Amazon Linux 2 AMI（HVM）
架构：64位（ARM）
密钥对名称：模版创建的密钥对ee-default-keypair.pem
VPC： gameday1-VPCStack
子网：Pravite-subnet 2A
自动分配共有IP：启用
安全组：gameday1-SecurityGroupStack-XXXXXXX-APPServerSecurityGroup
存储：默认

注意，创建EC2时请务必选择64位（ARM）

2 服务器环境部署

2.1使用putty或者第三方工具登录gravition-java目标服务器，也可以使用aws ssm工具登录

可以上传私钥到跳板机Bastion上，方便后面连接其他主机（已保存过key到跳板机的请忽略）

scp -i /<your private key> /<your private key> ec2-user@<your Bastion IP>:/home/ec2-user

2.2 查询X86和graviton主机，并且查看Java程序和8080端口是否已经就绪

ssh -i /<your private key> ec2-user@<your Bastion IP>

ssh -i /<your private key> ec2-user@<your x86 app IP>

SUT Setup 复制以下脚本，在Graviton app2目标主机上运行,安装Java程序

echo "Get a compiler, git, etc"
sudo yum groupinstall -y 'Development Tools'
sudo yum install -y openssl-devel  java-11-amazon-corretto-headless maven

sudo su

export JAVA_HOME=`ls -d /usr/lib/jvm/java-11-amazon-corretto.*`
alternatives --set java $JAVA_HOME/bin/java


cat << EOF > /etc/systemd/system/java.service
[Unit]
Description=Java Application as a Service

[Service]
User=ec2-user
WorkingDirectory=/FrameworkBenchmarks/frameworks/Java/netty
ExecStart=/usr/bin/java -jar target/netty-example-0.1-jar-with-dependencies.jar
SuccessExitStatus=143
TimeoutStopSec=10
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable java.service
sudo systemctl start java.service

cd /
git clone https://github.com/TechEmpower/FrameworkBenchmarks.git


cd  FrameworkBenchmarks/frameworks/Java/netty
mvn compile assembly:single

# 请包含的key的路径等待安装完毕，本地主机已经安装并且启动了一个基于8080端口的java应用程序，可以使用

netstat -natp

命令请验证一下应用程序是否已经正常启动，可以看到8080端口出于监听中.

Active Internet connections (servers and established) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN -
tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN -
tcp 0 0 127.0.0.1:25 0.0.0.0:* LISTEN -
tcp 0 0 172.31.35.211:56960 169.254.169.254:80 TIME_WAIT -
tcp 0 0 172.31.35.211:57414 52.119.161.149:443 ESTABLISHED -
tcp 0 360 172.31.35.211:22 205.251.233.176:28221 ESTABLISHED -
tcp 0 0 172.31.35.211:35552 52.94.210.188:443 ESTABLISHED -
tcp6 0 0 :::111 :::* LISTEN -
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 1174/java
tcp6 0 0 :::22 :::* LIS

退出当前窗口

exit

2.3 使用同样的方法部署一台X86测试服务器

与Graviton_GameDay_App2部署方法一致，请参考Graviton_GameDay_App2的方法再部署一台X86压测主机。注意，创建EC2时请务必选择64位（X86）

2.4 安装压测主机

请登录压测主机，可以使用ssh或者使用SSM工具登录，如使用SSH第三方工具登录命令如下：

ssh -i /<your private key> ec2-user@<Graviton_GameDay_Stress IP>

请下载压测主机wrk安装的脚本到主机并且执行，

使用vim建立一个安装脚本，并且使用sh命令运行

vim wrk.sh

脚本内容如下：

#!/bin/bash

set -e


echo ">>Get a compiler, git, etc"
sudo yum groupinstall -y -q 'Development Tools'
sudo yum install -y -q openssl-devel

echo ">>Getting wrk2"
# download a popular loag generator
rm -rf wrk2
git clone https://github.com/giltene/wrk2.git
pushd wrk2
git checkout 44a94c17d8e6a0bac8559b53da76848e430cb7a7 &>/dev/null
NCPUS=`nproc`
echo ">>Building wrk..."
make -j$NCPUS &> /dev/null && echo "Built wrk successfully"

echo ">>Run ./run.sh to benchmark."

popd

cat << EOF > report.lua
done = function(summary, latency, requests)
   io.write("------------------------------\n")
   rps = summary.requests / (summary.duration/1000/1000)
   io.write(string.format("%s,%s,%g,%d\n", "BENCH", "ORPS", rps, latency:percentile(50)))
end
EOF

安装完毕按键盘 ESC打开命令窗口，并且属于：wq 保存退出

然后运行脚本

sh wrk.sh

3开始性能测试

请下载性能测试的excel文档，并且记录数据用户做性能比较

3.1 在X86和graviton的主机上分别安装htop用以监控被压测主机的CPU性能变化

请单独打开一台X86或者graviton的主机窗口，并且 #保持开启命令窗开#，以便实时观察主机CPU的变化可以使用SSM连接工具，或者使用Putty等第三方工具

sudo su
yum install -y htop

htop

执行后效果如下图：

其中1，2，为2个VCPU的使用百分比，Mem为内存使用百分比，压测的时候，我们可以很直观的看到CPU和内存的使用变化。

##3.2 在stress-test压测主机上执行压测命令

请把替换成你的Java服务器的内网IP地址

./wrk2/wrk -t$(nproc) -c3000 -d40s -R50000 -s report.lua http://<your IP>:8080/json

其中-t$(nproc)为当前主机的线程数，取值为当前主机的VCPU数 -c为当前模拟客户数 -d 为本次压测的时长 -R 为本次压测的请求数

可以根据自己的判断，修改压测的指标，观察不同压力下，x86主机和arm主机的新能表现，并及时把压测数据记录到excel表做测试报告执行命令效果如下图：

其中我们主要记录下Latency Avg的值，以及 Requests/sec 每秒请求数，并记录到excel中方便做比较

对于Java主机，我们分别记录下CPU的平均使用率（load average）。用来判断大压力下对主机的影响

4 测试总结

通过多次的测试数值对比，我们可以在excel中清楚的观察到，不同压力下，对于主机的CPU负载，延迟等关键信息指标的影响。 EXCEL下载模版地址

请记录满载，半载，轻载下的主机性能参数。请保留此关键信息，用于对小汪公司的压测结果提出充分的建议和证明。