区块链性能测试工具caliper

待我称王封你为后i 2022-05-20 08:07 736阅读 0赞

[Caliper][]是一个区块链性能测试框架，可用于测试不同的区块链实现。支持

*  fabric v1.0+
 *  sawtooth 1.0+
 *  Iroha 1.0

测试内容指标包括：

*  交易成功率
 *  交易吞吐量TPS
 *  交易延迟
 *  资源消耗

# 感受一下先 #

## 准备 ##

先安装NodeJS 8.X、node-gyp、Docker、Docker-compose。

git clone https://github.com/hyperledger/caliper.git
    cd caliper
    npm install

## 安装区块链SDK（以fabric为例） ##

# caliper项目目录下
    npm install grpc@1.10.1 fabric-ca-client fabric-client

## 跑个测试 ##

性能测试示例在`benchmark`目录下，用法如下：

node benchmark/simple/main.js -c yourconfig.json -n yournetwork.json

*  \-c用于指定区块链的配置文件，不指定的话默认为`config.json`；
 *  \-n用于指定区块链网络配置文件，不指定的话由-c指定的配置文件定义。

跑一个smallbank的例子：

node benchmark/smallbank/main.js

生成的报告长这样（部分）：

![getImage_fileId_5b4b17a0ab644119d4000b65][]

# 架构 #

在这个标准框架核心，是可以译解信息的“适配层”，让Caliper可以安装智能合约，触发合约，或者查询各种分布式账本的状态，从而更好地测量其有效性。

![architecture.png][]

## 适配层 Adaptation Layer ##

适配层用于将现有的区块链系统与Caliper框架集成。适配器使用了相应的链SDK和API实现了Caliper Blockchain NBIs。

## 接口&核心层 ##

*  区块链操作接口：包含部署合约、调用合约、查询账本状态等操作；
 *  资源监控：对docker容器、本地进程进行监控，包括CPU、内存、网络IO等的状态；
 *  性能分析：读取预定义的性能数据（如TPS、延迟、成功率等）并打印报告。这些数据在调用NBI的时候会记录（如创建时间，交易提交时间，交易结果等）；
 *  生成HTML报告。

## 应用层 ##

*  应用层来运行区块链测试场景。每一个测试场景由一个配置文件来定义，包含底层区块链网络的配置和测试参数。
 *  项目内置一个默认的区块链引擎，当然开发人员也可以基于NBI来定义自己的区块链引擎。

# 区块链引擎 #

![test-framework.png][]

## 配置文件 ##

以`benchmark/simple/config.json`为例：

{
      "blockchain": { "type": "fabric", "config": "benchmark/simple/fabric.json" },
      "command" : { "start": "docker-compose -f network/fabric/simplenetwork/docker-compose.yaml up -d", "end" : "docker-compose -f network/fabric/simplenetwork/docker-compose.yaml down;docker rm $(docker ps -aq);docker rmi $(docker images dev* -q)" },
      "test": { "name": "simple", "description" : "This is an example benchmark for caliper, to test the backend DLT's performance with simple account opening & querying transactions", "clients": { "type": "local", "number": 5 }, "rounds": [{ "label" : "open", "txNumber" : [1000, 1000, 1000], "rateControl" : [{"type": "fixed-rate", "opts": {"tps" : 50}}, {"type": "fixed-rate", "opts": {"tps" : 100}}, {"type": "fixed-rate", "opts": {"tps" : 150}}], "arguments": { "money": 10000 }, "callback" : "benchmark/simple/open.js" }, { "label" : "query", "txNumber" : [5000, 5000], "rateControl" : [{"type": "fixed-rate", "opts": {"tps" : 100}}, {"type": "fixed-rate", "opts": {"tps" : 200}}], "callback" : "benchmark/simple/query.js" }] },
      "monitor": { "type": ["docker", "process"], "docker":{ "name": ["all"] }, "process": [ { "command" : "node", "arguments" : "local-client.js", "multiOutput" : "avg" } ], "interval": 1 } }

*  **blockchain**定义被测试区块链类型，并给出具体配置文件；
 *  **command**定义了测试开始和结束时的命令；
 *  **test**定义了测试相关的信息；
 *  **monitor**定义了对资源对象如何进行监控。

## Master ##

master实现的测试流包含三个阶段：

*  **准备阶段**：创建和初始化区块链，部署智能合约，并启动监控；
 *  **测试阶段**：启动一个循环测试，测试任务会被安排给client去执行，client会返回性能测试数据；
 *  **报告阶段**：分析测试数据，并生成HTML格式的报告。  
    Order

## Client ##

**Local client**

由于Node.js天生时单线程的，因此会fork多个local client子进程来充分利用多核，提高测试效率。每个子进程都运行有一个区块链客户端。

**Zookeeper client**

多个zoookeeper client是独立启动的，启动后会注册自己并待命测试任务，测试后会创建一个包含结果数据的znode。也是会fork多个子进程（local client）。

## 用户自定义的测试模块 ##

其中定义有生成和提交交易的function（返回值都是promise）：

*  `init`：会在每轮测试前被client调用；
 *  `run`：定义如何执行交易。client会根据workload定义循环调用它；
 *  `end`：每轮测试后被调用，通常定义一些清理工作。

# 撸一下源码 #

还是基于上边的架构图，这次从上往下捋。

**首先是Benchmark Layer**

从测试命令入手，以`smallbank`为例：

node benchmark/smallbank/main.js

测试用例位于`benchmark/`目录下。由测试人员编写，并配置到`-c`指定的配置文件的`test.rounds[.callback]`中。

在`main.js`中主要是加载两个配置文件，然后调用`src/comm/bench-flow.js`的`run`方法，将两个配置文件传进去：

const framework = require('../../src/comm/bench-flow.js');
        framework.run(absConfigFile, absNetworkFile);

`bench-flow.js`可以认为是测试引擎，`run`方法定义了完整的测试流程。

**下边是接口和核心层**

接口即Blockchain NBIs，位于`src/comm/blockchain-interface.js`中的，其中的`BlockchainInterface`定义了区块链的基本操作：

![getImage_fileId_5b4b1352ab644117e2000baa][]

为了生成测试报告，首先必须有监控来收集数据，主要侧重于对Docker和Process的监控，代码文件包括`monitor-interface.js`和`monitor-docker.js`、`monitor-process.js`。从名字可以看出是接口和两个具体实现，看一下接口定义了些啥：

![getImage_fileId_5b4b13ffab644117e2000bbb][]

除了启停操作，主要侧重于对CPU、内存和网络的监控。

数据统计和报告生成功能位于`src/comm/report.js`。

![getImage_fileId_5b4b14caab644119d4000b21][]

**适配层**

caliper支持对Fabric、Sawtooth等的测试，看架构图上还想对以太坊进行支持，但是目前还没有。

具体的适配代码分别位于`src/fabric`、`src/sawtooth`、`src/iroha`等目录下，比如`fabric.js`中的`Fabric`类就继承自`BlockchainInterface`，实现了初始化、安装/执行智能合约等功能。

![getImage_fileId_5b4b15b1ab644117e2000bd3][]

这些功能内部自然就是调用了`fabric-client`，所以测试前需要先进行安装：

npm install grpc@1.10.1 fabric-ca-client fabric-client

[Caliper]: https://github.com/hyperledger/caliper
[getImage_fileId_5b4b17a0ab644119d4000b65]: /images/20220520/9b9a625f4ab24c0f91c84527d4e86837.png
[architecture.png]: https://raw.githubusercontent.com/hyperledger/caliper/master/docs/architecture.png
[test-framework.png]: https://github.com/hyperledger/caliper/raw/master/docs/test-framework.png
[getImage_fileId_5b4b1352ab644117e2000baa]: /images/20220520/7094be6a601843ee8b85779f4db34beb.png
[getImage_fileId_5b4b13ffab644117e2000bbb]: /images/20220520/5be056dc79cf4bedb257bdb908c817fa.png
[getImage_fileId_5b4b14caab644119d4000b21]: /images/20220520/debe528afbe646c581c5d60a3b682bfb.png
[getImage_fileId_5b4b15b1ab644117e2000bd3]: /images/20220520/67c60c99b13a45f0b23476fcf7318c52.png