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Grafana k6 性能测试

web 2025/8/25 10:52:36

Grafana k6 是一款现代化的开源性能测试工具，专为测试API、微服务和网站而设计。

它采用JavaScript/TypeScript作为脚本语言，提供了简洁的API和强大的负载模拟能力，同时易于集成到CI/CD流程中。

本文将带您从基础到进阶，全面掌握k6的使用方法。

一、安装与环境准备

1.1 支持的操作系统

k6支持Windows、macOS和Linux，同时提供Docker镜像，方便在任何环境中运行。

1.2 安装步骤

macOS (Homebrew):

brew install k6

Windows (Chocolatey):

choco install k6

Linux (Ubuntu/Debian):

sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys C5AD17C747E3415A3642D57D77C3959F7F5288
echo "deb https://dl.k6.io/deb stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/k6.list
sudo apt update && sudo apt install k6

Docker:

docker pull grafana/k6

1.3 验证安装

安装完成后，运行以下命令验证：

k6 version

如果安装成功，会显示类似以下内容：

k6 v0.49.0 ((devel), go1.21.0, linux/amd64)

二、k6核心概念

在编写测试脚本前，理解k6的核心概念至关重要：

虚拟用户(VUs): 模拟真实用户的并发单元，每个VU独立执行脚本逻辑
场景(Scenarios): 定义测试的负载模式，如并发数、持续时间、递增方式等
生命周期:
- init阶段: 脚本最外层代码，只执行一次，用于导入模块和定义全局变量
- setup函数: 测试开始前执行一次，用于准备测试数据
- VU函数: 每个虚拟用户重复执行的核心测试逻辑
- teardown函数: 测试结束后执行一次，用于清理测试环境
指标(Metrics): 衡量系统性能的数据，如响应时间、错误率等
检查(Checks): 验证系统响应是否符合预期的断言机制
阈值(Thresholds): 定义性能指标的可接受范围，用于自动判断测试是否通过

三、第一个k6测试脚本

让我们从一个简单的HTTP GET请求测试开始，创建文件basic-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';// 测试配置选项
export const options = {vus: 10,          // 并发虚拟用户数duration: '30s',  // 测试持续时间
};// 虚拟用户执行的主要函数
export default function() {// 发送GET请求const res = http.get('https://httpbin.test.k6.io/get');// 检查响应是否符合预期check(res, {'状态码为200': (r) => r.status === 200,'响应时间小于500ms': (r) => r.timings.duration < 500,});// 每个迭代后暂停1秒，模拟用户思考时间sleep(1);
}

3.1 脚本解析

导入模块: 我们导入了http模块用于发送HTTP请求，check用于验证响应，sleep用于模拟用户等待时间。
配置选项:
- vus: 同时运行的虚拟用户数量
- duration: 测试总持续时间
VU函数:
- http.get(): 发送HTTP GET请求到指定URL
- check(): 验证响应状态码和响应时间
- sleep(1): 暂停1秒，避免请求过于密集

3.2 运行测试

执行以下命令运行测试：

k6 run basic-test.js

如果使用Docker，执行：

cat script.js | docker run --rm -i grafana/k6 run -

四、测试结果分析

测试运行时和结束后，k6会输出详细的测试结果。让我们理解一些关键指标：

  █ TOTAL RESULTSchecks_total.......: 440     14.035254/schecks_succeeded...: 100.00% 440 out of 440checks_failed......: 0.00%   0 out of 440✓ ???????00✓ ?????????500msHTTPhttp_req_duration..............: avg=188.19ms min=60.93ms med=193.8ms max=338.83ms p(90)=309.64ms p(95)=310.83ms{ expected_response:true }...: avg=188.19ms min=60.93ms med=193.8ms max=338.83ms p(90)=309.64ms p(95)=310.83mshttp_req_failed................: 0.00%  0 out of 440http_reqs......................: 440    14.035254/sEXECUTIONiteration_duration.............: avg=1.41s    min=1.36s   med=1.37s   max=2.26s    p(90)=1.38s    p(95)=1.4siterations.....................: 220    7.017627/svus............................: 10     min=10       max=10vus_max........................: 10     min=10       max=10NETWORKdata_received..................: 772 kB 25 kB/sdata_sent......................: 30 kB  958 B/s

关键指标解释：

http_req_duration: HTTP请求的总持续时间，包含了建立连接、发送请求、等待响应和接收响应的时间
- p(90)和p(95)是百分位数，表示90%或95%的请求在此时间内完成
http_req_failed: 失败请求的比例，理想情况下应为0
http_reqs: 每秒处理的请求数(RPS)，反映系统吞吐量
vus: 当前并发虚拟用户数
iterations: 完成的测试迭代次数

五、进阶测试场景

5.1 复杂场景配置

k6的场景(Scenarios)功能允许您定义更复杂的负载模式。创建scenarios-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';export const options = {scenarios: {// 场景1: 逐步增加负载ramp_up: {executor: 'ramping-vus',startVUs: 0,stages: [{ duration: '30s', target: 50 },  // 30秒内从0增加到50个VU{ duration: '1m', target: 50 },   // 维持50个VU 1分钟{ duration: '20s', target: 0 },   // 20秒内减少到0个VU],gracefulRampDown: '10s',  // 优雅地减少负载},// 场景2: 恒定负载constant_load: {executor: 'constant-vus',vus: 20,duration: '2m',startTime: '1m50s',  // 在第一个场景开始后1分50秒启动},},
};export default function() {const res = http.get('https://httpbin.test.k6.io/get');check(res, {'状态码为200': (r) => r.status === 200,});sleep(1);
}

k6提供多种执行器(executor)类型，适用于不同测试场景：

ramping-vus: 逐步增加或减少虚拟用户数
constant-vus: 维持恒定的虚拟用户数
constant-arrival-rate: 维持恒定的请求率
ramping-arrival-rate: 逐步增加或减少请求率
per-vu-iterations: 每个虚拟用户执行固定次数的迭代

5.2 设置阈值(Thresholds)

阈值用于定义性能指标的可接受范围，创建thresholds-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';export const options = {vus: 10,duration: '30s',thresholds: {// 错误率必须小于1%http_req_failed: ['rate<0.01'],// 95%的请求响应时间必须小于500mshttp_req_duration: ['p(95)<500'],// 每秒请求数至少为10http_reqs: ['rate>10'],},
};export default function() {const res = http.get('https://httpbin.test.k6.io/get');check(res, {'状态码为200': (r) => r.status === 200,});sleep(1);
}

如果任何阈值未达标，k6将以非零状态码退出，这在CI/CD集成中非常有用。

5.3 处理认证与状态保持

大多数API测试需要处理认证，创建auth-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';export const options = {vus: 5,duration: '30s',
};// 测试开始前执行一次，用于登录获取token
export function setup() {const loginRes = http.post('https://test-api.k6.io/auth/token/login/', {username: 'test-user',password: 'test-passwd',});const token = loginRes.json('access');check(loginRes, {'登录成功': (r) => r.status === 200 && token !== '',});return { token: token };
}// 每个虚拟用户执行的测试逻辑
export default function(data) {const params = {headers: {Authorization: `Bearer ${data.token}`,'Content-Type': 'application/json',},};// 访问受保护的API端点const res = http.get('https://test-api.k6.io/my/crocodiles/', params);check(res, {'状态码为200': (r) => r.status === 200,'响应包含鳄鱼数据': (r) => JSON.parse(r.body).length > 0,});sleep(1);
}// 测试结束后执行一次，用于清理
export function teardown(data) {const params = {headers: {Authorization: `Bearer ${data.token}`,},};// 登出（如果API支持）const res = http.post('https://test-api.k6.io/auth/token/logout/', null, params);check(res, {'登出成功': (r) => r.status === 204,});
}

这个脚本展示了如何：

在setup函数中执行登录并获取认证token
将token传递给VU函数
在每个请求中使用token进行认证
在teardown函数中执行登出清理

5.4 测试数据管理

对于更真实的测试，我们需要使用不同的测试数据。创建data-driven-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep, SharedArray } from 'k6';
import { Counter } from 'k6/metrics';// 自定义指标，用于跟踪不同类型的请求
const successfulSearches = new Counter('successful_searches');
const failedSearches = new Counter('failed_searches');// 从JSON文件加载测试数据（只在init阶段执行一次）
const data = new SharedArray('搜索关键词', function() {return JSON.parse(open('./search-terms.json')).terms;
});export const options = {vus: 10,duration: '30s',thresholds: {http_req_duration: ['p(95)<500'],successful_searches: ['rate>0.95'],},
};export default function() {// 为每个VU选择不同的关键词（基于VU ID和迭代次数）const term = data[(__VU * __ITER) % data.length];// 发送搜索请求const res = http.get(`https://httpbin.test.k6.io/get?search=${encodeURIComponent(term)}`);// 检查响应const isSuccessful = check(res, {'状态码为200': (r) => r.status === 200,'响应包含搜索词': (r) => r.body.includes(term),});// 更新自定义指标if (isSuccessful) {successfulSearches.add(1);} else {failedSearches.add(1);}sleep(1);
}

创建配套的search-terms.json文件：

{"terms": ["k6", "performance", "testing", "api", "grafana", "load", "stress", "vus", "thresholds", "scenarios"]
}

这个脚本展示了：

使用SharedArray高效加载和共享测试数据
为不同的虚拟用户分配不同的测试数据
创建和使用自定义指标

六、结果导出与可视化

6.1 导出结果到文件

k6可以将测试结果导出为多种格式：

# 导出为JSON
k6 run --out json=results.json basic-test.js# 导出为CSV
k6 run --out csv=results.csv basic-test.js# 同时导出多种格式
k6 run --out json=results.json --out csv=results.csv basic-test.js

6.2 与Grafana集成

将k6与Grafana集成可以获得更强大的可视化和分析能力：

启动InfluxDB（作为数据存储）:

docker run -d -p 8086:8086 \-e INFLUXDB_DB=k6 \--name influxdb \influxdb:1.8

启动Grafana:

docker run -d -p 3000:3000 \--link influxdb:influxdb \--name grafana \grafana/grafana

在Grafana中配置数据源:
- 访问http://localhost:3000（默认用户名/密码：admin/admin）
- 添加InfluxDB数据源，URL设置为http://influxdb:8086，数据库名为k6
导入k6官方仪表板:
- 在Grafana中导入仪表板ID：1443
- 选择配置好的InfluxDB数据源
运行测试并发送结果到InfluxDB:

k6 run --out influxdb=http://localhost:8086/k6 basic-test.js

现在，您可以在Grafana中实时查看测试指标和图表。

七、CI/CD集成

k6可以轻松集成到CI/CD流程中，作为质量门禁的一部分。以下是GitHub Actions的配置示例（创建.github/workflows/k6-test.yml）：

name: k6 Performance Teston:push:branches: [ main ]pull_request:branches: [ main ]jobs:k6-test:runs-on: ubuntu-lateststeps:- uses: actions/checkout@v3- name: Setup k6uses: k6io/action@v0.1with:k6-version: latest- name: Run k6 testrun: k6 run tests/load-test.js- name: Upload test resultsif: always()uses: actions/upload-artifact@v3with:name: k6-resultspath: results.json