web性能压力测试工具：Webbench 源码分析

前言

Webbench是一个网站压力测试的工具。由Lionbridge公司开发，Webbech的标准测试可以向我们展示服务器的两项内容，分别为每秒钟请求数和每秒钟传输数据量。如果你不清数访问的网站能承受多大的压力，或者对比两个网站的性能可以，考虑使用Webbench或者http_load来测试。

源码下载

webbench源码一共包含两个源文件：socket.c和webbench.c

下载地址：

http://home.tiscali.cz/~cz210552/webbench.html

工作原理

1.主函数进行参数命令行检查，并且进入bench开始压测。
2.bench函数使用fork模拟出多个客户端，调用socket并发请求，每个子进程记录自己的访问数据，并写入管道。
3.父进程从管道读取子进程的输出信息。
4.使用函数alarm进行时间控制，到时候后会发生SIGALRM信号，调用信号处理函数子进程停止。

Webbench原理图

源码分析

socket.c

/* $Id: socket.c 1.1 1995/01/01 07:11:14 cthuang Exp $
 *
 * This module has been modified by Radim Kolar for OS/2 emx
 */

/***********************************************************************
  module:       socket.c
  program:      popclient
  SCCS ID:      @(#)socket.c    1.5  4/1/94
  programmer:   Virginia Tech Computing Center
  compiler:     DEC RISC C compiler (Ultrix 4.1)
  environment:  DEC Ultrix 4.3 
  description:  UNIX sockets code.
 ***********************************************************************/
 
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.h>

/***********************
功能：通过地址和端口建立网络连接
host：网络地址
clientPort:端口
返回值：建立的socket连接
如果返回 -1,表示建立连接失联
***********************/

//以host和clientPort构成一对TCP的套接字（host支持域名）
int Socket(const char *host, int clientPort)
{
    int sock;
    unsigned long inaddr;
    struct sockaddr_in ad;
    struct hostent *hp;
    
    memset(&ad, 0, sizeof(ad));
    ad.sin_family = AF_INET;

    inaddr = inet_addr(host);//将点分的十进制的IP转为无符号长整型
    if (inaddr != INADDR_NONE)
        memcpy(&ad.sin_addr, &inaddr, sizeof(inaddr));
    else //如果host是域名
    {
        hp = gethostbyname(host); //用域名获取IP
        if (hp == NULL)
            return -1;
        memcpy(&ad.sin_addr, hp->h_addr, hp->h_length);
    }
    //端口
    ad.sin_port = htons(clientPort); //将一个无符号短整型(s)的主机数值(h)转换为网络字节顺序(n)
    //创建通信端点：套接字
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0)
        return sock;
    //连接到相应的主机
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&ad, sizeof(ad)) < 0)
        return -1;
    return sock;
}

webbench.c

在webbench.c文件中，包含了下面几个函数：

static void alarm_handler(int signal)//信号处理函数，时钟结束时进行调用

static void usage(void)//是在使用出错时提示怎么使用本程序。

void build_request(const char *url)//是用来创建http连接请求的。

static int bench(void)//中创建管道和子进程，调用测试http函数。

void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)//对http请求进行测试。

wenbench.c源代码及注释 :

/*
* (C) Radim Kolar 1997-2004
* This is free software, see GNU Public License version 2 for
* details.
*
* Simple forking WWW Server benchmark:
*
* Usage:
*   webbench --help
*
* Return codes:
*    0 - sucess
*    1 - benchmark failed (server is not on-line)
*    2 - bad param
*    3 - internal error, fork failed
* 
*/ 

#include "socket.c"
#include <unistd.h>
#include <sys/param.h>
#include <rpc/types.h>
#include <getopt.h>
#include <strings.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>

/* values */
volatile int timerexpired=0;
int speed=0;//子进程成功得到服务器响应的总数
int failed=0;//子进程请求失败总数
int bytes=0;//读取的字节总数

/* globals */
int http10=1; /* 0 - http/0.9, 1 - http/1.0, 2 - http/1.1 */
/* Allow: GET, HEAD, OPTIONS, TRACE */
#define METHOD_GET 0 
#define METHOD_HEAD 1  
#define METHOD_OPTIONS 2 
#define METHOD_TRACE 3 
#define PROGRAM_VERSION "1.5"
int method=METHOD_GET;  //HTTP请求方法，默认GET 方式
int clients=1;  //只模拟一个客户端,并发数
int force=0;  //是否等待服务器应答。默认为不等待
int force_reload=0; //失败时
int proxyport=80; //代理服务器应答，访问端口为80
char *proxyhost=NULL; //代理服务器的地址
int benchtime=30; //模拟请求时间

/* internal */
int mypipe[2]; //管道，用于父子进程间通信
char host[MAXHOSTNAMELEN]; //网络地址
#define REQUEST_SIZE 2048
char request[REQUEST_SIZE]; //HTTP请求信息

static const struct option long_options[]=
{
    {"force",no_argument,&force,1},
    {"reload",no_argument,&force_reload,1},
    {"time",required_argument,NULL,'t'},
    {"help",no_argument,NULL,'?'},
    {"http09",no_argument,NULL,'9'},
    {"http10",no_argument,NULL,'1'},
    {"http11",no_argument,NULL,'2'},
    {"get",no_argument,&method,METHOD_GET},
    {"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},
    {"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},
    {"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},
    {"version",no_argument,NULL,'V'},
    {"proxy",required_argument,NULL,'p'},
    {"clients",required_argument,NULL,'c'},
    {NULL,0,NULL,0}
};

/* prototypes */
static void benchcore(const char* host,const int port, const char *request);
static int bench(void);
static void build_request(const char *url);

static void alarm_handler(int signal)
{
    timerexpired=1;
}	

//帮助信息
static void usage(void)
{
    fprintf(stderr,
            "webbench [option]... URL\n"
            "  -f|--force               Don't wait for reply from server.\n"
            "  -r|--reload              Send reload request - Pragma: no-cache.\n"
            "  -t|--time <sec>          Run benchmark for <sec> seconds. Default 30.\n"
            "  -p|--proxy <server:port> Use proxy server for request.\n"
            "  -c|--clients <n>         Run <n> HTTP clients at once. Default one.\n"
            "  -9|--http09              Use HTTP/0.9 style requests.\n"
            "  -1|--http10              Use HTTP/1.0 protocol.\n"
            "  -2|--http11              Use HTTP/1.1 protocol.\n"
            "  --get                    Use GET request method.\n"
            "  --head                   Use HEAD request method.\n"
            "  --options                Use OPTIONS request method.\n"
            "  --trace                  Use TRACE request method.\n"
            "  -?|-h|--help             This information.\n"
            "  -V|--version             Display program version.\n"
           );
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int opt=0;
    int options_index=0;
    char *tmp=NULL;

    //不带参数时直接输出帮助信息
    if(argc==1)
    {
        usage();
        return 2;
    } 

    //getopt_log 为命令行解析的库函数
    while((opt=getopt_long(argc,argv,"912Vfrt:p:c:?h",long_options,&options_index))!=EOF )
    {
        //如果有返回对应的命令行参数
        switch(opt)
        {
            case  0 : break;
            case 'f': force=1;break;
            case 'r': force_reload=1;break; 
            case '9': http10=0;break;
            case '1': http10=1;break;
            case '2': http10=2;break;
            case 'V': printf(PROGRAM_VERSION"\n");exit(0);//输入版本号
            case 't': benchtime=atoi(optarg);break;	     
            case 'p': 
            /* proxy server parsing server:port */
            tmp=strrchr(optarg,':');
            proxyhost=optarg;
            if(tmp==NULL)
            {
                break;
            }
            if(tmp==optarg)
            {
                fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s: Missing hostname.\n",optarg);
                return 2;
            }
            if(tmp==optarg+strlen(optarg)-1)
            {
                fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s Port number is missing.\n",optarg);
                return 2;
            }
            *tmp='\0';
            proxyport=atoi(tmp+1);break;//重设端口号
            case ':':
            case 'h':
            case '?': usage();return 2;break;
            case 'c': clients=atoi(optarg);break;//并发数
        }
    }

    // optind 被 getopt_long设置为命令行参数中未读取的下一个元素下标值
    if(optind==argc) {
        fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
        usage();
        return 2;
    }

    //不能指定客户端数和请求时间为 0
    if(clients==0) clients=1;
    if(benchtime==0) benchtime=30;
 
    /* Copyright */
    fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n"
            "Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n"
            );
 
    //构造HTTP请求到request数组
    build_request(argv[optind]);
 
    // print request info ,do it in function build_request
    /*printf("Benchmarking: ");
 
    switch(method)
    {
        case METHOD_GET:
        default:
        printf("GET");break;
        case METHOD_OPTIONS:
        printf("OPTIONS");break;
        case METHOD_HEAD:
        printf("HEAD");break;
        case METHOD_TRACE:
        printf("TRACE");break;
    }
    
    printf(" %s",argv[optind]);
    
    switch(http10)
    {
        case 0: printf(" (using HTTP/0.9)");break;
        case 2: printf(" (using HTTP/1.1)");break;
    }
 
    printf("\n");
    */

    printf("Runing info: ");

    if(clients==1) 
        printf("1 client");
    else
        printf("%d clients",clients);

    printf(", running %d sec", benchtime);
    
    if(force) printf(", early socket close");
    if(proxyhost!=NULL) printf(", via proxy server %s:%d",proxyhost,proxyport);
    if(force_reload) printf(", forcing reload");
    
    printf(".\n");
    
    //开始压力测试，返回bench函数执行结果
    return bench();
}

/*******************

功能：创建URL请求连接
url:url地址
返回值:无

********************/

void build_request(const char *url)
{
    char tmp[10];
    int i;

    //请求地址和请求连接清零
    //bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);
    //bzero(request,REQUEST_SIZE);
    memset(host,0,MAXHOSTNAMELEN);//初始化
    memset(request,0,REQUEST_SIZE);

    //判断应该使用的HTTP协议,协议适配
    if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;
    if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;
    if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;
    if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;

    //填写method方式
    switch(method)
    {
        default:
        case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;
        case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;
        case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;
        case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;
    }

    strcat(request," ");
    //URL 合法性判断
    if(NULL==strstr(url,"://")) //找：//”在URL中的位置
    {
        fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
        exit(2);
    }
    if(strlen(url)>1500) //url是否太长
    {
        fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
        exit(2);
    }
    if (0!=strncasecmp("http://",url,7)) //比较前7个字符串
    { 
        //只支持HTTP地址
        fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
        exit(2);
    }
    
    //找到主机名开始的地方
    /* protocol/host delimiter */
    i=strstr(url,"://")-url+3; //i指向http://后第一个位置
    //必须以/结束
    if(strchr(url+i,'/')==NULL) {
        fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");
        exit(2);
    }
    
    if(proxyhost==NULL)
    {
        /* get port from hostname */
        if(index(url+i,':')!=NULL && index(url+i,':')<index(url+i,'/')) //判断url中是否指定了端口号
        {
            strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);  //取出主机地址
            //bzero(tmp,10);
            memset(tmp,0,10);//端口
            strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
            /* printf("tmp=%s\n",tmp); */
            proxyport=atoi(tmp); //设置端口
            if(proxyport==0) proxyport=80;
        } 
        else
        {
            strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));
        }
        // printf("Host=%s\n",host);
        strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));
    } 
    else
    {
        // printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);
        strcat(request,url);
    }

    if(http10==1)
        strcat(request," HTTP/1.0");
    else if (http10==2)
        strcat(request," HTTP/1.1");
  
    strcat(request,"\r\n");
  
    if(http10>0)
        strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");
    if(proxyhost==NULL && http10>0)
    {
        strcat(request,"Host: ");
        strcat(request,host);
        strcat(request,"\r\n");
    }
 
    if(force_reload && proxyhost!=NULL)
    {
        strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
    }
  
    if(http10>1)
        strcat(request,"Connection: close\r\n");
    
    /* add empty line at end */
    if(http10>0) strcat(request,"\r\n"); 
    
    printf("\nRequest:\n%s\n",request);
}

/*****************
功能：创建管道和子进程，对http请求进行测试

****************/

/* vraci system rc error kod */
static int bench(void)
{
    int i,j,k;	
    pid_t pid=0;
    FILE *f;

    //作为测试地址是否合法
    /* check avaibility of target server */
    i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);
    if(i<0) { 
        fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
        return 1;
    }
    close(i);
    
    //创建管道
    /* create pipe */
    if(pipe(mypipe))
    {
        perror("pipe failed.");
        return 3;
    }

    /* not needed, since we have alarm() in childrens */
    /* wait 4 next system clock tick */
    /*
    cas=time(NULL);
    while(time(NULL)==cas)
    sched_yield();
    */

    //派生子进程
    /* fork childs */
    for(i=0;i<clients;i++)
    {
        pid=fork();
        if(pid <= (pid_t) 0)
        {
            /* child process or error*/
            sleep(1); /* make childs faster */
            break; //子进程立刻跳出循环，要不就子进程继续fork 
        }
    }

    if( pid < (pid_t) 0)//fork出错
    {
        fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
        perror("fork failed.");
        return 3;
    }

    if(pid == (pid_t) 0) //子进程
    {
        //子进程发出实际请求
        /* I am a child */
        if(proxyhost==NULL)
            benchcore(host,proxyport,request);
        else
            benchcore(proxyhost,proxyport,request);

        //打开管道写
        /* write results to pipe */
        f=fdopen(mypipe[1],"w");
        if(f==NULL)
        {
            perror("open pipe for writing failed.");
            return 3;
        }
        /* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */
        fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
        fclose(f);

        return 0;
    } 
    else
    {
        //父进程打开管道读
        f=fdopen(mypipe[0],"r");
        if(f==NULL) 
        {
            perror("open pipe for reading failed.");
            return 3;
        }
        
        setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
        
        speed=0;//传输速度
        failed=0;//失败请求数
        bytes=0;//传输字节数
    
        while(1)  //从管道中读取每个子进程的任务执行情况，并计数
        {
            pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);
            if(pid<2)
            {
                fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");
                break;
            }
            
            speed+=i;
            failed+=j;
            bytes+=k;
        
            //子进程是否读取完
            /* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */
            if(--clients==0) break;
        }
    
        fclose(f);
        //输出测试结果
        printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",
            (int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),
            (int)(bytes/(float)benchtime),
            speed,
            failed);
    }
    
    return i;
}


/*************
功能：测试HTTP
host：地址
port：端口
req:http格式方法
**************/

void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
{
    int rlen;
    char buf[1500];
    int s,i;
    struct sigaction sa;

    //安装信号
    /* setup alarm signal handler */
    sa.sa_handler=alarm_handler;//定时器方法
    sa.sa_flags=0;
    if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))
        exit(3);
    //设置闹钟函数
    alarm(benchtime); // after benchtime,then exit

    rlen=strlen(req);
    //无限执行请求，直到接收到SIGALRM信号将timerexpired设置为1时
    nexttry:while(1)
    {

        if(timerexpired)//定时器到时后，也就是收到信号则后，会设定timerexpired=1，函数就会返回
        {
            if(failed>0)
            {
                /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
                failed--;
            }
            return;
        }
        
        //连接远程服务器 ，进行HTTP请求
        s=Socket(host,port); //创建连接                         
        if(s<0) { failed++;continue;} //连接失败，failed加1
        //发送请求
        if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}
        
        //如果是http/0.9则关闭socket的写操作
        if(http10==0) 
        if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}
        //如果等到响应数据返回，则读取响应数据，计算传输的字节数
        if(force==0) 
        {
            /* read all available data from socket */
            while(1)
            {
                if(timerexpired) break; 
                i=read(s,buf,1500);
                /* fprintf(stderr,"%d\n",i); */
                if(i<0) 
                { 
                    failed++;
                    close(s);
                    goto nexttry;
                }
                else
                if(i==0) break;
                else
                bytes+=i; //读取字节数增加
            }
        }
        //关闭连接
        if(close(s)) {failed++;continue;}
        //成功完成一次请求，并计数，继续下一次相同的请求，直到超时为止
        speed++; 
    }
}

测试

下载webbench源码完成，可以借助文件传输软件WinSCP工具，上传到你的LINUX发行版上。选择一个文件夹。把webbench源码放到当前文件夹。
解压：

tar -zxvf ./webbench-1.5.tar.gz

进入webbench,然后make

如果不知道怎么使用，可以使用./webbecnh -help

测试1：

报错的原因为不是有效的URL，想知道URL是什么，可以看这里URL是什么！

测试2：

提示说:只有HTTP协议是直接支持的，设为代理。

测试3：

提示：无效的URL语法-主机名不以’/'结尾

测试4：

测试5：

还可以用到-c和-t两个参数，还是测试百度网站的性能情况

-t表示测试的时间，-c表示并发访问网站的客户数。

返回的结果中有两个指标：

1.pages/min:每分输出的页面数；
2.bytes/sec:每秒传输的比特数；
3.succeed和failed表示请求的成功数目和失败数目；