성능 테스트

팀 프로젝트에 성능 테스트를 진행해보기 앞서 성능 테스트의 기본 지식을 학습할 필요가 있어서 글을 작성하게 되었다.

성능 테스트? 부하 테스트? 스트레스 테스트?

성능 테스트, 부하 테스트, 스트레스 테스트. 이름만 들어서는 전부 같은 같은 말로 보였다. 하지만 실제로 표현하는 사례들을 보니 어느 정도 차이가 있었다.

성능 테스트

성능 테스트는 소프트웨어와 인프라의 속도를 테스트한다. 메모리 사용량, 네트워크 대역폭 및 처리량, 응답 시간, CPU 사용률 등의 기준을 두고 측정할 수 있다. 시스템 내에 통신 과정의 병목을 찾아내기 위해서 진행 한다.

부하 테스트

부하 테스트는 성능 테스트의 일부다. 특정 기간 동안 동시에 많은 트랜잭션을 발생시켜 응답 시간을 확인하고 병목 지점을 찾는다. 또한 현재 애플리케이션이 처리할 수 있는 사용자의 수도 확인할 수 있다.

스트레스 테스트

스트레스 테스트는 현재 시스템이 처리할 수 있는 부하보다 높은 트래픽을 발생시켰을 때 시스템이 어떻게 동작하는지 확인하는 테스트다. 시스템이 과부하 상태에서 정상 상태로 돌아갈 때 어떻게 정상적으로 복구하는지 확인한다.

이외에도 성능 테스트를 하는 여러가지 방법이 많다고 한다.

성능 테스트의 주요 측정 항목

응답 관련

평균 응답 시간: 사용자가 요청보내고 응답의 마지막 바이트를 받을 때까지 걸리는 평균적인 시간을 말한다. 실제 사용자 경험을 가장 잘 나타내는 수치다.
최대 응답 시간: 응답 시간 중에 가장 긴 경우를 말한다. 응답에 이상 현상을 식별할 때 사용한다.
Error rate: (문제가 발생하는 요청 수)/(전체 요청 수)를 의미한다. 사용자 경험을 개선하려면 Error rate를 줄여야된다.

처리량 관련

동시 사용자(Concurrent users): 특정 시점에 활성 상태인 Virtual User의 수를 말한다. 시스템이 수용할 수 있는 유저의 수를 정할 때 사용할 수 있다. 특정 시점의 Active user라고도 부른다. 자료를 찾아본 결과, 각자 정의하고 있는 Concurrent user의 의미가 달랐다. 일부에서는 Concurrent user는 Active user와 다른 뜻으로 웹 페이지를 띄워놓고 언제든지 부하를 줄 수 있는 상태의 유저를 의미하기도 했다.
- Virtual user: 성능 테스트를 진행하기 위해 부하를 만들기 위한 가상의 유저를 뜻한다.
RPS(Requests per second): 말 그대로 초당 서버에 전송되는 요청의 수를 의미한다. 예상되는 1일 사용자 수(DAU)를 기반으로 RPS를 예측할 수도 있다.
- 1일 사용자 수(DAU) x 1명당 1일 평균 접속 수 = 1일 총 접속 수
- 1일 총 접속 수 / 86,400 (초/일) = 1일 평균 rps
- 1일 평균 rps x (최대 트래픽 / 평소 트래픽) = 1일 최대 rps
처리량(Throughput): 초당 처리된 바이트 수를 의미한다.

흔히 발생하는 성능 문제

긴 로드 시간 및 응답 시간

로드 시간과 응답 시간의 차이점을 이해하지 못할 수도 있다. 응답 시간은 사용자가 요청을 보냈을 때, 서버로 응답을 받기까지의 시간이다. 로드 시간은 사용자가 URL을 통해 요청을 보낸 후 전체 페이지를 랜더링하기까지 발생하는 시간이다. 응답 시간이 로드 시간에 영향을 줄 수 있다고 생각할 수 있다. 이를 해결하기 위해서

이미지 크기 및 형식 최적화
클라이언트 캐싱 및 CDN 적용
DB 쿼리 최적화 및 캐싱
자바스크립트 비동기식으로 처리
gzip 적용
HTTP/2 도입

등의 방법이 있다.

낮은 확장성

시스템이 예상한 사용자 수만큼의 처리를 동시에 처리할 수 없는 경우를 확장성이 낮다고 표현한다. 확장성을 확인하기 위해 주로 부하 테스트를 진행한다. 이를 해결하기 위해서는 하드웨어 리소스를 확장시키면된다. 확장 시키는 방법으로는 2가지가 있다.

Vertical Scailing

단일 컴퓨터에 하드웨어 리소스를 추가하는 방법이다. 이 방법은 애플리케이션의 코드 부분에는 변경할 내용이 없기 때문에 단순하다는 장점이 있다. 하지만 단일 컴퓨터에 리소스를 추가하는 것에는 한계가 있기 때문에 Vertical Scailing을 통해서만 해결할 수 없다.