Entendendo as métricas do K6 - Parte 2

Na primeira parte desta serie de publicações, exploramos as métricas default geradas pelo K6.

Nesse artigo, abordaremos as principais métricas geradas pelo K6 quando lidamos com os principais protocolos de rede do mercado.

Protocolos de rede suportados pelo K6📑

Atualmente o K6 da suporte aos seguintes protocolos de rede:

• HTTP/1.1
• HTTP/2
• WebSockets
• gRPC

Ao termino de cada teste, serão geradas métricas correspondentes a cada protocolo utilizado, juntamente com as métricas default vistas na parte 1.

Métricas HTTP📈

O k6 por padrão inicia as comunicações com servidores usando o protocolo HTTP/1.1. No entanto, caso o servidor sinalize ao k6 que é compatível com o protocolo HTTP/2, a ferramenta prontamente atualiza a conexão para utilizar o HTTP/2.

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   /          \   |  |\  \ |  (‾)  |
  / __________ \  |__| \__\ \_____/ .io

  execution: local
     script: parte2_http.js
     output: -

  scenarios: (100.00%) 1 scenario, 1 max VUs, 10m30s max duration (incl. graceful stop):
           * default: 1 iterations for each of 1 VUs (maxDuration: 10m0s, gracefulStop: 30s)


     data_received..................: 17 kB 13 kB/s
     data_sent......................: 446 B 330 B/s
     http_req_blocked...............: avg=236.26ms min=236.26ms med=236.26ms max=236.26ms p(90)=236.26ms p(95)=236.26ms
     http_req_connecting............: avg=102.72ms min=102.72ms med=102.72ms max=102.72ms p(90)=102.72ms p(95)=102.72ms
     http_req_duration..............: avg=106.76ms min=106.76ms med=106.76ms max=106.76ms p(90)=106.76ms p(95)=106.76ms
       { expected_response:true }...: avg=106.76ms min=106.76ms med=106.76ms max=106.76ms p(90)=106.76ms p(95)=106.76ms
     http_req_failed................: 0.00% ✓ 0        ✗ 1
     http_req_receiving.............: avg=0s       min=0s       med=0s       max=0s       p(90)=0s       p(95)=0s
     http_req_sending...............: avg=0s       min=0s       med=0s       max=0s       p(90)=0s       p(95)=0s
     http_req_tls_handshaking.......: avg=118.57ms min=118.57ms med=118.57ms max=118.57ms p(90)=118.57ms p(95)=118.57ms
     http_req_waiting...............: avg=106.76ms min=106.76ms med=106.76ms max=106.76ms p(90)=106.76ms p(95)=106.76ms
     http_reqs......................: 1     0.738804/s
     iteration_duration.............: avg=1.35s    min=1.35s    med=1.35s    max=1.35s    p(90)=1.35s    p(95)=1.35s
     iterations.....................: 1     0.738804/s
     vus............................: 1     min=1      max=1
     vus_max........................: 1     min=1      max=1

As métricas HTTP serão geradas sempre que o modulo k6/http for utilizado nos seus testes, e somente quando uma requisição HTTP for realizada. Entre as métricas geradas que são introduzidas ao resultado de saída, temos:

Métrica	Tipo	Descrição
http_reqs	Contador	Quantos solicitações HTTP totais foram geradas pelo K6
http_req_blocked	Tendência	Tempo gasto bloqueado a espera de um um slot de conexão TCP livre, antes de iniciar a solicitação.
http_req_connecting	Tendência	Tempo gasto estabelecendo conexão TCP com o host remoto
http_req_tls_handshaking	Tendência	Tempo gasto na sessão TLS de handshaking com host remoto
http_req_sending	Tendência	Tempo gasto enviando dados para o host remoto
http_req_waiting	Tendência	Tempo gasto aguardando resposta do host remoto (também conhecido como “TTFB”)
http_req_receive	Tendência	Tempo gasto recebendo dados de resposta do host remoto
http_req_duration	Tendência	Tempo total para a solicitação HTTP
http_req_failed	Taxas	A taxa de solicitações com falha

Entre todas as métricas uma das mais avaliadas é o http_req_duration, ele reflete o tempo total (http_req_sending + http_req_waiting + http_req_receiving) que uma solicitação leva para ser totalmente processada, incluindo o tempo gasto em todas as fases de abertura e conexão, como:

• Tempo de conexão: O tempo que a solicitação leva para estabelecer uma conexão com o servidor.
• Tempo de envio: O tempo que a solicitação leva para ser enviada ao servidor.
• Tempo de processamento no servidor: O tempo que o servidor leva para processar a solicitação e gerar a resposta.
• Tempo de transmissão: O tempo que a resposta leva para ser transmitida de volta ao cliente.

Frequentemente utilizamos o http_req_duration para avaliar o desempenho de uma aplicação, pois permite medir o tempo total que os usuários ou sistemas esperam para receber uma resposta após fazer uma solicitação. No entanto, nossa avaliação deve ir muito além.

Se você perceber que uma quantidade significativa de tempo é consumida durante as fases de abertura de conexão, é fundamental avaliar métricas como http_req_blocked, http_req_connecting e http_req_tls_handshaking. Essas métricas nos possibilitam identificar problemas, como a roteirização de tráfego por balanceadores de carga em ambientes com múltiplos hosts, que podem impactar diretamente no tempo de estabelecimento da conexão segura.

Os gargalos de rede podem ser identificados por meio da análise de métricas como http_req_sending e http_req_receive. Essas métricas nos permitem avaliar possíveis problemas como a falta de servidores localizados geograficamente próximos aos clientes, ausência de redes de entrega de conteúdo (CDNs), bem como a necessidade de adotar estratégias eficientes de otimização de recursos do lado do cliente.

É de extrema importância monitorar a métrica http_req_waiting, uma vez que a lentidão na obtenção de respostas do servidor pode ser diretamente avaliada por meio dessa métrica.

Ela nos permite investigar aspectos internos da aplicação, como o tempo gasto em integrações, solicitações a bancos de dados, a presença ou ausência de cache entre outros fatores. Além disso, é importante destacar que as métricas mencionadas anteriormente desempenham um papel significativo na influência do TTFB (Tempo até o Primeiro Byte).

Métricas WebSocket📈

O K6 oferece suporte a testes baseados em WebSocket por meio do módulo k6/experimental/websockets. Esse protocolo possibilita o estabelecimento de canais de comunicação full-duplex por meio de uma única conexão TCP, o que se mostra particularmente valioso em soluções de comunicação push do servidor.

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  / __________ \  |__| \__\ \_____/ .io

  execution: local
     script: parte2_socket.js
     output: -

  scenarios: (100.00%) 1 scenario, 1 max VUs, 10m30s max duration (incl. graceful stop):
           * default: 1 iterations for each of 1 VUs (maxDuration: 10m0s, gracefulStop: 30s)


     data_received.........: 1.8 kB 4.2 kB/s
     data_sent.............: 197 B  459 B/s
     iteration_duration....: avg=429.61ms min=429.61ms med=429.61ms max=429.61ms p(90)=429.61ms p(95)=429.61ms
     iterations............: 1      2.327665/s
     ws_connecting.........: avg=429.61ms min=429.61ms med=429.61ms max=429.61ms p(90)=429.61ms p(95)=429.61ms
     ws_session_duration...: avg=429.61ms min=429.61ms med=429.61ms max=429.61ms p(90)=429.61ms p(95)=429.61ms
     ws_sessions...........: 1      2.327665/s

Dentre as métricas que são automaticamente agregadas ao utilizar este protocolo, temos:

Métrica	Tipo	Descrição
ws_connecting	Tendência	Duração total da solicitação de conexão WebSocket
ws_session_duration	Tendência	Duração da sessão WebSocket. Tempo entre o início da conexão e o final da execução da VU
ws_sessions	Contador	Número total de sessões WebSocket iniciadas
ws_ping	Tendência	Duração entre uma solicitação de ping e sua recepção de pong
ws_msgs_sent	Contador	Número total de mensagens enviadas
ws_msgs_received	Contador	Número total de mensagens recebidas

Entre as métricas do protocolo webSocket, devemos sempre estarmos atentos ao ws_connecting, ws_session_duration e ws_ping.

Analisando o ws_connecting poderemos avaliar o desempenho e a latência na fase de estabelecimento das conexões WebSocket. É importante manter esse tempo o mais baixo possível, especialmente em cenários de alta concorrência.

Com o ws_session poderemos avaliar o tempo que uma conexão WebSocket permanece ativa, o comportamento e a estabilidade das conexões, desde o momento em que é estabelecida até o momento em que é encerrada. Além disso, Pode ser usada para identificar sessões que duraram mais do que o esperado, o que pode indicar problemas de desempenho ou até mesmo vazamentos de conexão.

Por último, o ws_ping pode ser empregado para detectar possíveis gargalos na resposta do servidor (pong) após a solicitação do cliente (ping), além de avaliar a robustez e a capacidade de resposta de uma conexão.

Métricas gRPC 📈

O K6 também oferece suporte a testes com o protocolo gRPC por meio do modulo integrado k6/net/grpc para solicitações gRPC unárias, em um formato de comunicação binário que são descritas em arquivos .proto.

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  / __________ \  |__| \__\ \_____/ .io

  execution: local
     script: parte2_grpc.js
     output: -

  scenarios: (100.00%) 1 scenario, 1 max VUs, 10m30s max duration (incl. graceful stop):
           * default: 1 iterations for each of 1 VUs (maxDuration: 10m0s, gracefulStop: 30s)


     data_received........: 5.8 kB 3.2 kB/s
     data_sent............: 689 B  375 B/s
     grpc_req_duration....: avg=104.2ms min=104.2ms med=104.2ms max=104.2ms p(90)=104.2ms p(95)=104.2ms
     iteration_duration...: avg=1.83s   min=1.83s   med=1.83s   max=1.83s   p(90)=1.83s   p(95)=1.83s
     iterations...........: 1      0.544344/s
     vus..................: 1      min=1      max=1
     vus_max..............: 1      min=1      max=1

Em solicitações unárias uma única solicitação é enviada ao servidor que, por sua vez, responde com uma única resposta. Mas detalhes estão disponíveis no artigo do time do k6 performance testing grpc services.

Entre as métricas que são incluídas por padrão ao usar o protocolo gRPC, destacam-se:

Métrica	Tipo	Descrição
grpc_req_duration	Tendência	duração das solicitações gRPC
grpc_streams	Contador	Número total de transmissões iniciadas
grpc_streams_msgs_sent	Contador	Número total de mensagens enviadas
grpc_streams_msgs_received	Contador	Número total de mensagens recebidas

A métrica chave do gRPC a ser prioritariamente avaliada é o grpc_req_duration. Essa métrica é essencial para avaliar o desempenho de operações gRPC, permitindo medir o tempo gasto em cada solicitação e identificar possíveis gargalos ou problemas de latência no sistema. É uma métrica crítica para otimizar o desempenho de serviços que usam o protocolo gRPC.

Conclusão💖

Como podemos observar o K6 fornece uma serie de métricas para os principais protocolos de rede do mercado, permitindo analisar pontos críticos de desempenho nas aplicações.

No entanto é importante salientar que muitas outras métricas podem ser criadas utilizando métricas customizadas. Para mais detalhes consulte a documentação do K6 que trata sobre create custom metrics.

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