この記事では、パフォーマンス・テストとは何か、多くの種類と利用可能なツール、パフォーマンス・テストに伴う課題と利点などについて検討します。 この包括的なガイドでは、技術のさらなる進歩に伴い一般的になりつつある自動性能試験の分析も行います。
パフォーマンステストとは何ですか？
パフォーマンステストは、「perf test」と略されることもあり、ある製品がさまざまな作業負荷の下で期待される処理をうまく実行できるかどうかを確認するために実施されるプロセスである。 これは、関係する製品によって、ウェブサイトのパフォーマンス・テストやソフトウェア・テストにおけるパフォーマンス・テストの形をとることができます。
性能試験は、主に製品の不具合パラメータを検出し、製品のライフサイクルの早い段階で変更することで、将来的な大きな問題を回避することを目的としています。 これはよくボトルネックの特定と呼ばれるもので、ソフトウェア全体の性能を妨げている単一のコンポーネントを指します。
性能試験は、実験室または実稼働環境で実施され、通常、製品の速度、速度、拡張性、安定性、応答性、信頼性を評価する。
パフォーマンステストと機能テストは違うのですか？
パーフテストは、オンラインショップの「買い物かごに入れる」ボタンなど、アプリケーションの特定の機能が動作するかどうかをテストする機能テストとは異なります。
例えば、多くの人が一度に買い物かごに入れる場合、ボタンは機能するでしょうか？
これらのタイプのテストはどちらもAPIパフォーマンステストの傘下にあり、その目的はソフトウェアのバックエンドから、ある状況下でのシステムのインターフェースの全体的なパフォーマンスを決定することです。 この記事で検討するAPIパフォーマンステストツールには、ワークロードモデルのパフォーマンステストなど、さまざまな種類があります。
なぜパフォーマンステストが必要なのか？
ウェブパフォーマンステストは、開発者が関係者にアプリケーションのパフォーマンスに関する信頼できる情報を提供し、さまざまなレベルのトラフィックに対してどのように反応するかを予測できるようにするために不可欠です。
また、パフォーマンス・テストでは、製品が店頭に並ぶ前や稼働後に改善すべき点が明らかになり、パフォーマンスの低下や不整合、使い勝手の悪さを回避することができます。 予想されるユーザー数に対してテストを行い、期待通りの機能を発揮できるようにします。
パフォーマンステストのメリット
パフォーマンス・テストが何であるかを確認するだけでも、すでにその利点に簡単に触れていますが、以下、パフォーマンス・テストの具体的な利点を駆け足で説明します。
1.リアルな情報
上記で簡単に述べたように、パフォーマンステストは、アプリケーションがどのように動作するかについて、関係者に信頼できる現実的な情報を提供するために使用されます。 これがないと、関係する企業の評判を落とす危険性があります。
正確な性能テストは、信頼できる数値を提供することを意味し、テストプロセスを通じて、製品を改善することができます。つまり、その製品は市場の他の製品に対して優位性を持ち、それを信頼できる性能で裏付け、結果として売上を増加させることができます。
2.準備可能
パフォーマンス・テストは、多数のユーザーが使用する際にソフトウェア関連の障害が発生する可能性がある場所を特定するために使用されます。 例えば、ブラックフライデーのような大規模なイベントに備える必要があるeコマースサイトに最適です。
パフォーマンステストを実施することで、重要な瞬間にサイトがクラッシュするのを防ぎます。 ブラックフライデーの利用者数に対応できず、読み込みに時間がかかったり、不具合が発生したりするオンラインストアは、大きな利益を逃す可能性があります。
3.ユーザーエクスペリエンスの向上
最もパフォーマンスの高いウェブサイトやソフトウェアが期待される機能を継続するためには、パフォーマンステストを定期的に実施する必要があります。 継続的な性能テストは、リアルタイムで発生する可能性のある問題を、できるだけ早く解決することを意味します。 その重要性は、上で紹介したような大きなイベント以外でも、ユーザーエクスペリエンスに根ざしています。
常にユーザーフレンドリーで、遅れをとらないように改善されていれば、お客様は頻繁に訪問してくださいます。
4.比較
また、性能試験は、ある製品を他の製品と比較するために使用することもできます。 これは、競争の激しい業界に身を置く開発者が、市場における主要な競合相手と同等、あるいはそれ以上のパフォーマンスを確保したいと考える場合に有効です。
これは、優位に立つためのセールスポイントとして、あるいは単に、アプリケーションが十分に機能することを確認するためのテストプロセスにおけるベンチマークとして利用することができます。
パフォーマンステストの課題と限界
このように、パフォーマンステストには数多くの大きなメリットがありますが、その複雑な性質上、いくつかの課題や限界もあります。
1.時間
これらのメリットを享受するためには、企業はパフォーマンス・テストのための時間を積極的に確保する必要があります。 これには、想定外のハードウェアやインフラを設定したり、パフォーマンステストに社員を割いたりすることも含まれます。
パフォーマンス・テストを徹底するためには、急いではいけない。プロジェクトの次のフェーズに着手する代わりに、その時間を確保することは、長期の遅れにつながるため、企業によっては困難な場合もあるようだ。
2.お金
性能テストには、コストのかかる投資をしなければならない。 パフォーマンステストツールの価格は、ウェブサイトやソフトウェアの規模、および組織が手動または自動のパフォーマンステストツールのどちらを選択するかによって異なります。
無料のパフォーマンステストツールも存在しますが、機能が限定されており、有償のものと比べてうまく機能しません。
さらに、性能テストによって予期せぬ問題が明らかになり、当初は予算に織り込まれていなかった高価なアップグレードやシステム容量の追加が必要になることもあります。
中小企業にとって、パフォーマンス・テスト・ツールは、長期的に自社のパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があるにもかかわらず、支払うことを躊躇する費用かもしれません。
3.ツールの限界
開発者が選択するパフォーマンステストツールによっては、制約が生じる可能性があります。
これまで述べてきたように、無料のパフォーマンステストツールを選ぶと、予算は節約できますが、重要な点を見落とす可能性があります。 有料のものでも、ツールによっては、Webサイトのパフォーマンステストやブラウザのパフォーマンステストにしか対応しておらず、ソフトウェアのパフォーマンステストができないなど、互換性に制限がある場合があります。
また、性能テストツールによっては、複雑なアプリケーションや非常に大規模なアプリケーションのテストが難しく、従業員による綿密な監視が必要な場合もあります。
パフォーマンステストの種類
性能テストには複数の種類があり、システムをテストするために使用される方法を指します。 テストするシステムの規模や種類、開発者の目指すゴールによって、使用する方法を選択します。
ここでは、使用される主なパフォーマンステストの種類とその仕組みを明らかにします。
1.負荷試験
負荷性能テストツールにより、開発者はあらかじめ決められた特定の負荷値の下でシステムがどのような挙動を示すかを理解することができます。
このプロセスでは、一定期間内に予想される同時使用ユーザー数のシミュレーションを行います。 これは、Webサイトやソフトウェアが稼動する前に、アプリケーションの予想応答時間を検証し、潜在的なボトルネックを特定するものです。 これは、システムが一般的に予想される使用法を処理できるかどうかをテストするために行うことができますし、前述の「買い物かごに入れる」の例のように、特定の機能がどのように対処するかをテストするために行うこともできます。 これを「ユニットテスト」と呼ぶこともあります。
2.ストレステスト
ストレステストは、ワークロードモデルのパフォーマンステストの別の形態であり、多くの場合、同じツールを使用して行うことができますが、限定的で決定された負荷値を持つのではなく、壊れるまでテスト能力を高めるためにサイトをプッシュします。
これは、想定以上のトラフィックを使用することで、開発者がその障害点を発見し、高レベルのデータ処理にどのように対処するかを確認するためです。 これは、開発者がソフトウェアの拡張性を理解するのに役立ち、大規模なデータイベントの後、主要なパフォーマンス指標（KPI）が通常の運用レベルに戻るまでにかかる時間を示しています。
ストレステストは、システムの本稼働前または本稼働後に実施することができます。
3.スパイクテスト
これはストレステストのサブセットですが、より具体的には、エンドユーザーが突然、大幅に増加した場合のシステムのパフォーマンスを分析するものです。 これらの性能テストは、短期間でユーザーが急変した場合に、システムが繰り返し対応できるかどうかを判断するのに役立ちます。
4.浸漬試験
この種の性能試験は、耐久試験とも呼ばれ、システムの長期的な性能と時間経過に対する対応力を試験するために行われます。 長期間の使用後にスループットや応答時間を分析し、性能指標が全体的に安定しているか、不具合はないかなどをチェックします。
パフォーマンステストを通じて何をテストすべきか？
パフォーマンステストの目的は、問題を発見できるようにすることですが、何が原因かを知ることが主な目的です。
主にパフォーマンステストによってテストされるものの一覧は以下をご覧ください。
1.ボトルネック
パフォーマンステストは、システム全体のパフォーマンスに影響を与えるボトルネックを常に警戒する必要があります。 これは、次のセクションでリストアップするパフォーマンステストのメトリクスのいずれかと関連付けることができます。
2.ロード時間
アプリケーションを開始するために必要な割り当てを意味します。 最高のユーザー体験を提供するためには、遅延はできるだけ短くする必要があります。数秒以上の読み込み時間がかかると、ユーザーが離れてしまう可能性があります。
3.応答時間
レスポンスが悪いとは、ユーザーが情報を入力してから、そのアクションに対するレスポンスが返ってくるまでの時間が長すぎることです。 過度なロード時間のように、ユーザーをイライラさせ、サイトやアプリケーションから離脱させることになります。
4.スケーラビリティ
システムのスケーラビリティ、つまりデータ使用量の異なる需要への適応性をテストする必要があります。 同時接続ユーザー数が少なくても、負荷テストやストレステストにおいて、ユーザー数が増加するとシステムのパフォーマンスが低下する場合、スケーラビリティに限界があると判断されるでしょう。
パフォーマンステストの指標
これらをテストして、いつおかしくなるのかが分かるというのも一つの手ですが、具体的にどのように測定しているのでしょうか。
開発者がパフォーマンステストに使用する指標は無数にあります。そこで、主なものを選び、以下に簡単に説明します。
1.スループット
これは、システムが一定時間内に処理できる情報量の単位を示すものです。
2.メモリ使用量
ウェブサイトやソフトウェア開発におけるメモリとは、プロセッサやワークロードが利用可能な作業記憶領域を意味します。
3.帯域幅
これは、ワークロード間で移動できる1秒あたりのデータ量を意味し、多くの場合、ネットワークを介して移動することができます。 帯域が悪いと、読み込み時間が短くなります。
4.CPU割り込み数/秒
これは、ハードウェアがプロセスに与える影響を測定するもので、1秒間に受けるハードウェア割り込みの数を計測します。
効果的なパフォーマンステストの特徴
優れた性能テストは、開発者が間違いを踏まえて行動することを可能にしますが、効果的な性能テストの具体的な特性は、これよりももっと具体的で、達成するのが難しいのです。
1.現実的なテスト
性能テストは、システムが遭遇する可能性のある実際のシナリオを想定したものが最適です。
つまり、設計された条件下で最適に動作させることができるため、性能目標を達成し、重要な場面で問題に遭遇することがないのです。
2.高速解析
最適性能試験により、その結果に応じた変更をいち早く行うことができます。
徹底する必要はありますが、データを分析しやすく、アクションを起こせるよう、できるだけ早く実施する必要があります。 これは、アプリケーションやサイトが稼動した後にテストが行われた場合、特に重要です。
3.信頼性の高い結果
性能試験のプロセスを最適化するためにはスピードが重要ですが、正しい意思決定を行うためには、生成されるデータが信頼でき、正確である必要があります。
信頼性の高い高速な分析を行うために、多くの人が自動化されたパフォーマンス・テストに注目しています。
パフォーマンステスト工程
パフォーマンステストのプロセスは、すでに確認した要因によって、組織ごとに異なります。
しかし、ほとんどの性能テストプロセスには、効果的な結果を得るための6つの主要な手順があります。
1.パフォーマンステスト戦略
性能テストを始めるには、まずテスト環境を知ることが大切です。 手動か自動かの判断も含め、利用可能なテストツールを把握し、潜在的なパフォーマンステスト戦略を特定する。
使用するハードウェアやソフトウェア、ネットワーク構成などの詳細を確認してください。
2.パフォーマンス基準
次に、テストのゴールと目指す成功基準を明確にすることが不可欠ですが、これはテストごとに異なります。 例えば、スループットの制約や、期待される応答時間を確認し、リソースを割り当てます。
このとき、性能目標を設定するために、比較する類似のシステムを特定することが有益な場合があります。
3.性能試験計画書
基準を特定したら、性能試験の計画と設計を始めることができます。
アプリケーションがどのような使われ方をするのか、システムが適切に反応するためにシミュレーションできる主なシナリオを決定します。 取得しようとする性能試験データ、その取得方法、使用する指標を計画する。
4.性能試験設計
すべてのプランニングが包括的に終了したら、物理的にテスト環境を設計・構成し、必要なツールやリソースを手配し始めることができます。
そして、設計通りに性能テストを作成し、実行を開始できるようにします。
5.テスト
ここが性能試験を実施するポイントになります。 プロセスをモニターし、KPIを記録するログを作成することが重要です。
6.解析と再試験
結果を集約し、分析作業に入る。
期待値と比較してどうだったか、どのような指標で測定したか、システムはどう対応したか。 その後、性能テストを修正し、再度テストを行い、性能の改善・低下を確認する。 再試験のたびに改善度は減少するはずです。
現在進行中の結果をすべて記録する。
性能試験例
テストするシステム、その目的、使用するツール、パフォーマンステストの種類によって、多くの潜在的なパフォーマンステストのシナリオが存在します。
ここで、eコマースサイトの例をもう一度見てみましょう。
eコマースサイト
開発者は、ワークロードモデルの性能テストを利用して、負荷テストにより2000人のユーザーが同時にウェブサイトにアクセスしたときの応答時間が3秒を超えないことを検証するとよいでしょう。
次のステップとして、ネットワーク接続が遅い場合でも、応答時間が5秒という許容範囲内に収まっているかどうかを検証することができます。
ブラックフライデーの準備として、開発者はストレステストを行い、クラッシュや非常に遅いレスポンスタイムなどの障害が発生する前に、サイトを収容できる最大ユーザー数を特定する場合があります。 この間、ウェブサイトのメモリーやCPUの使用状況、データベースサーバーがピーク時の負荷状況でどのように反応しているかをチェックする。
そして、スパイクテストやソークテストなど、さまざまな条件下でこれらのパラメーターを再テストし、異なる時間枠でどのように反応するかを特定する。
また、開発者は「買い物かごに入れる」機能のユニットテスト、例えば100人のユーザーが一度に取引を完了した場合にシステムがどのように対応するかをテストするなどの使い方をします。
パフォーマンステストは自動化すべきなのか？
自動化されたパフォーマンステストは、手動で実施するのではなく、あらかじめ用意されたツール、ソフトウェア、コードに自動化プロセスを実行させるプロセスです。
パフォーマンステストの自動化は、現代において必要不可欠なものとなりつつあり、Robotic Process Automationを活用する組織もあれば、超自動化に向けて動き出す組織もあります。
パフォーマンステスト自動化ソフトウェアには、多くの利点と欠点がありますが、以下にその概要を説明します。
自動化されたパフォーマンステストの利点
パフォーマンステストは、テストコードを作成し、それを手作業で繰り返すような時間とコストの多くを削除し、テストサイクルの効率を向上させることができます。
また、開発者は常にテストを監視するのではなく、テストを開始してから他の作業に移ることができるため、リモートワークが可能になり、テストを夜間に実行することもできます。
また、すでに述べたように、自動化の性質上、性能試験プロセスは単に速くなるだけでなく、より正確で信頼性が高く、ヒューマンエラーのリスクなしに包括的なプロセスを完了することができます。
これらにより、企業の貴重な時間とコストを削減し、高い投資対効果を実現することができます。
自動化されたパフォーマンステストの限界
自動化された性能テストでは、現実的に達成できる範囲に限界がある場合があります。 非常に高度なテストを行う場合や、自動化されたプロセスで発生する可能性のあるエラーを修正するために、人間の入力が必要になることがよくあります。
自動テストでは保証できない不具合を発見し、顧客体験の向上に貢献するためには、人間の観察が不可欠です。
手動テストは、探索的テスト、ユーザビリティテスト、アドホックテストに適していることが多いです。
結論：手動と自動のパフォーマンステスト
手動と自動のパフォーマンス・テストのどちらを選択するかは、パフォーマンス基準と予算を綿密に評価する必要があります。 特に大規模なテストが必要な場合は、自動化されたパフォーマンス・テストの方が予算的にも時間的にも余裕がある場合が多いですが、手動テストでは自動化されたシステムでは発見できないような問題を発見することができます。
パフォーマンステストツール
パフォーマンステストツールには多くの種類がありますが、主に2つに分けることができます。APIパフォーマンステストツールとUIパフォーマンステストツールです。
APIパフォーマンステストツールは、アプリケーションのバックエンドで正しいプロセスが満たされているかどうかを分析します。 REST APIのパフォーマンステストツールは、様々なHTTP/Sリクエストを送信することでWebパフォーマンステストを行う特定のタイプです。
一方、UI性能テストツールはクライアント側をテストします。つまり、ユーザーエクスペリエンスを評価するのです。
性能テストに最適なツールは、システムが動作するかどうかを完全に包括的に把握することができるため、この2つの機能を備えたものです。 これと同様に、無料のツールと有料のエンタープライズレベルの性能テスト自動化ソフトウェアがありますが、どのように判断すればよいのでしょうか。
無料のパフォーマンス・テスト・ツール：利点と限界
市場には、無料のパフォーマンス・テスト・サービスが数多く存在します。
これらの明らかな利点は、企業のテストツールに支払う予算がないかもしれない中小企業や新興企業にパフォーマンステストを開放していることです。 つまり、基本的な性能テスト機能にアクセスし、それに応じてシステムを編集することができるのです。
しかし、無料の性能テスト自動化ソフトの限界は、有償のものと比べて性能が劣ることが多いことです。 機能が限定され、スクリプトの開発・保守が困難になる可能性が高い。
無料のパフォーマンステストツールは、すべてのプラットフォームやテストタイプに対応しているとは限りませんし、レポート機能がない場合もあります。 APIテストへのアクセスなど、一部の機能が有料でロックされている場合があります。
エンタープライズパフォーマンステストツール：利点と限界
エンタープライズ性能テストツールは、ビジネス全体で動作するように設計されたソフトウェアです。 多くのテストタイプ、言語、プラットフォームと互換性があり、柔軟性と拡張性が高いという点で、価格に見合うだけの価値がある場合が多い。
エンタープライズ・パフォーマンス・テスト・ツールは強力で、より短い時間でより大きなテストを実行することができ、無料版にはないパフォーマンスを向上させるためのメンテナンス・アップデートが将来付属します。
しかし、特に使わない機能が多いソフトウェアや、事業規模が比較的小さい場合には、こうしたパフォーマンス・テスト・サービスのために予算を確保することができない場合もあります。
また、企業向け性能テストツールは、シンプルな無料版に比べてアクセスが難しく、導入に時間がかかる場合があります。
しかし、ZAPTESTのような主要なソフトウェアテストツールは、ツール＋サービスというモデルを提供することで、この制限を緩和しています。 このように、ZAPの専門家は、お客様の組織と密接に、かつリモートで（チームの一員として）、パフォーマンステスト計画、ZAPTESTツールの実装、テストプロセスの最適化などをサポートします。
パフォーマンス・テスト・ツールは、どのような場合にエンタープライズとフリーのどちらを使うべきでしょうか？
組織の状況に応じて、選択肢を評価する。 例えば、Webサイトの単発テストなどでは、必要な機能を備えた無料版を選ぶ方が費用対効果が高い場合があります。
もしあなたが大規模な組織の一員で、複雑でデータ量の多いテストシステムから利益を得ることができ、異なるシステムに対して何度も使用するのであれば、エンタープライズパフォーマンステストツールが最も役立つと思われます。
性能テストチェックリスト
1.予算
パフォーマンス・テストに最適なツールを決定するためには、エンタープライズ・レベルやその他の有料バージョンを購入する余裕があるかどうかを特定できるよう、詳細な予算を設定することが必要です。
さまざまなツールを調査し、性能基準とテスト環境に基づいて決定してください。
2.計画
予算が確保できたら、最適な戦略の選択、テストする基準の決定、使用する指標の決定など、パフォーマンス・テストのプロセスを計画することができます。
手動または自動のパフォーマンス・テストを選択する場合でも、計画プロセスは徹底的であるべきです。
3.分析
テスト中もテスト後も綿密な分析を行い、性能テストを実施する。
性能テストが効果的であるためには、それに基づいて最善の方法で行動することが必要です。データをよく見て、システムの寿命までテストと分析を続けてください。
結論
パフォーマンス・テストの種類とツール、およびパフォーマンス・テストの主な利点と制限について駆け足で説明しました。
オンラインシステムやアプリケーションの利用は衰えることなく、むしろ加速しており、巨大な競争に直面する中で、大量の圧力に対応できるシステムを持つことがこれまで以上に重要となっているため、パフォーマンステストは特に重要視されています。
イノベーションの最前線に留まるために、大企業はエンタープライズレベルのパフォーマンステスト自動化ソフトウェアの利点と、それに投資することが長期的にどのような利益をもたらすかを検討する必要があります。
