Fallbeispiel: Künstliche Nutzer sorgen beim ZDF für perfekte Performance

Die Frage: „Mehr oder besseren Service?“, beantwortet das ZDF für seine Web-Ausspiel-Plattform mit „Mehr besseren Service“. Dazu wird das Nutzererlebnis für Zuschauer, die auf das stetig erweiterte Online-Angebot zugreifen, kontinuierlich gesteigert. Damit die hinterlegten Beiträge zügig starten, überprüft die Rundfunk Betriebstechnik (RBT) mithilfe der Lasttestlösung NeoLoad von Neotys in regelmäßigen Testzyklen die Performance der Webseiten, Archive und Applikationen. Mit künstlich generierten HTTP-Anfragen an die ZDF-Server zeigen virtuelle Nutzer in Lastsimulationen entstehende Schwachstellen und mögliche Engpässe auf, noch bevor der echte Nutzer sie überhaupt bemerkt. Damit ist sichergestellt, dass das Zweite Deutsche Fernsehen seinen Informations- und Bildungsauftrag mit einem barrierefreien Zuschauerservice und einem webbasierten (Multi-)Mediaangebot erfüllt, das unabhängig von Endgerät, Betriebssystem, verfügbarer Bandbreite oder Browser-Sicherheitseinstellung für alle abrufbar ist.

Online-Zuschauerservice des ZDF: Mehr Nutzer, mehr Inhalt, mehr Performanz
Eckpfeiler des Online-Zuschauerservices des ZDF sind ein wachsendes Angebot und ein gesteigerter Nutzerkomfort mit einem flüssigen und reibungslosen Zugriff auf Multimediainhalte. Angesichts steigender Besucherzahlen sowie immer aufwendigerer Formate und Archive hat das Zweite Deutsche Fernsehen im Jahr 2007 die RBT mit der regelmäßigen Überprüfung der Performance der eigenen Web-Plattform beauftragt.

Lösungspartner Rundfunk Betriebstechnik (RBT)
Die Rundfunk Betriebstechnik (RBT) ist eine Gemeinschaftseinrichtung von ARD und ZDF. Sie bietet primär für ihre Gesellschafter Test- und Projektierungs-Dienstleistungen rund um den Broadcast-Bereich an. Dabei werden u.a. IT-Netze und -Systeme herstellerunabhängig aus Anwendersicht getestet. Die RBT arbeitet mit einer jahrzehntelang gewachsenen Erfahrung nach individuellen Anforderungen oder eigenen Testkonzepten basierend auf aktuellen Standards und Normen. Seit einigen Jahren überprüft die RBT auch verstärkt die Sicherheit und Performance von Systemen, die über das Intranet oder Internet genutzt werden, wie z.B. Web-Auftritte.  

Eines der Spezialgebiete der RBT sind Weblasttests, zu denen die Ermittlung der System-Leistungsgrenzen, die Überprüfung der Ladezeit aus Nutzersicht, die Beurteilung der Auswirkungen von Contentgestaltung auf die Gesamtperformance sowie die Optimierung der eingesetzten Hardware- und Software-Konfiguration gehören.

Lasttests stellen sicher, dass das Surfen auf ZDF-Servern Spaß macht
Im Rahmen solcher (Last-)Testverfahren soll die RBT die vom ZDF bereitgestellte Leistung vor der regulären Weiterverbreitung der Seiten durch den ZDF-Provider kontrollieren. Nur dies garantiert eine solide Basis für die Surf-Geschwindigkeit, die der Endnutzer auf den ZDF-Servern erlebt. Neben den ZDF-Seiten mit Suchfunktion, Mediathek und heute-Nachrichten umfassen die Tests auch die Internet-Auftritte von Phoenix, 3sat und tivi, die das ZDF ebenfalls vorhält. Die Lastmessung wurde zunächst mit einem generellen Layer-7-Testsystem begonnen, das streng nach Normen wie RFC 1945, 2616, 2965 und 3986 arbeitet. Es zeigte sich jedoch, dass für realistische Tests ein stärker auf Webanwendungen spezialisiertes Last- und Stresstest-Tool erforderlich ist, das typische Verhaltensweisen von Browsern auch da exakt nachbildet, wo diese toleranter als die Norm arbeiten. Bei einer Marktrecherche evaluierte die RBT ca. 15 verschiedene Webtest-Tools.  

Anforderungen an die Lasttestsoftware
Die Lasttestsoftware sollte HTTP-, HTTPS- und RTMP-Protokolle sowie zahlreiche Anwendungen unterstützen, darunter: dynamische Webseiten, (Type ahead)-Suchfunktionen, Blogs, Umfragen, Login-Portale, Zeitmanagementsysteme und Audio-/Video-Streams (Mediatheken). Die Wahl fiel auf NeoLoad von Neotys, das bereits aus einer Diplomarbeit  als besonders anwenderfreundlich und fundiert bekannt war. Eine wichtige Rolle spielte der bei Neotys unkomplizierte Kontakt zu engagierten und kompetenten Ansprechpartnern. Ausschlaggebend für die Entscheidung waren schließlich ausgiebige Vortests mit einer NeoLoad-Evaluierungslizenz. Positiv ins Gewicht fielen vor allem:

• Die leichte Wiederholbarkeit der Messungen sowie die einfachen Anpassungsmöglichkeiten
• Ein automatischer Vergleich von Messungen zu unterschiedlichen Testterminen
• Die flexible Aufbereitung von Messergebnissen aus unterschiedlichen Testläufen in anschaulicher Grafik
• Die positive Überprüfung von Testlast-Parametern im Netzwerkmitschnitt
• Die Unterstützung des Keep-Alive-Parameters für eine realistische TCP-Sessionrate bei HTTP 1.0

Zyklische Web-Lasttests: Von der Definition der Parameter bis zur validen Analyse
Für das ZDF-Projekt „Zyklische Web-Lasttests“ mit NeoLoad wurden u.a. folgende Schritte umgesetzt: Am Anfang stand eine Definition relevanter Lastgrößen für eine aussagekräftige Lastsimulation, wie zeitlicher Nutzeranstieg, durchschnittliche Nutzerverweildauer auf den Seiten und maximale Nutzeranzahl sowie kritischer Performance-Indikatoren (z.B. maximal akzeptable Server-Antwortzeit) mit den Verantwortlichen des ZDF-Serverbetriebs. Insgesamt wurden sechs Nutzerprofile mit jeweils unterschiedlichem Navigations- und Zugriffsverhalten festgelegt. Weitere Schritte in der Testvorbereitung waren:

• Aufnahme der HTTP-Request-URLs unter automatischem Ausschluss ZDF-fremder Server
• Variablen-Definition für eine realistische Zufallsdenkzeit zwischen Seitenaufrufen
• Konfiguration eines geeigneten Treppen-Profils ansteigender Nutzerzahlen
• Installation von drei Lastgeneratoren mit NeoLoad-Agenten und je 100 Mbit/s-Internetzugang zur Skalierung der simulierten Zugriffe

Im Zuge der Testläufe wurden die durchschnittlichen sowie maximalen Seiten- und Request-Antwortzeiten zu verschiedenen Testterminen ermittelt, d.h. es wurde sowohl auf der Ebene der gesamten Site („Kopf-URL“) sowie auf der Detailebene der einzelnen Objekte („Objekt-URL“) gemessen, wie lange der Nutzer auf die Verfügbarkeit der Inhalte warten muss. Damit sollte festgestellt werden, ob die Website unabhängig von dem jeweils wechselnden und deutlich wachsenden ZDF-Angebot gleich schnell bleibt. Im Hinblick auf eine präventive Behebung möglicher Friktionen wurden die langsamsten Seiten-Objekte identifiziert und dokumentiert. Darüber hinaus wurden den Objekten jeweils die auftretende Fehlerart und -häufigkeit zugeordnet. Zur Engpassermittlung wurden Antwort- und Time-To-First-Byte-Zeiten einander gegenübergestellt und die Relation zwischen der Frequenz der Browseranfragen (Request Rate) und dem Datendurchsatz erfasst.

Das Resultat: Serviceerweiterung und -qualität sinnvoll austariert
Da die beim ZDF gehosteten Webseiten einer hohen Aktualisierungsrate unterliegen, tragen die NeoLoad-Messreihen entscheidend dazu bei, rechtzeitig Tendenzen in Design und Betrieb zu erkennen und exakt zu lokalisieren, die zum Beispiel die Seiten- und Request-Antwortzeiten verlängern. Als Konsequenz daraus werden die Angebote nicht überfrachtet, sondern so gestaltet, dass sie auch unter Lastspitzen, wenn besonders viele Nutzer auf die hinterlegten Inhalte zugreifen, attraktiv bleiben. Mit dem in NeoLoad automatisierten Vergleich unterschiedlicher Testläufe lassen sich die Performanceänderungen des Web-Auftritts prozentual anzeigen und als Messkurven in gemeinsamen Grafen übersichtlich gegenüberstellen. Dadurch kann das ZDF sehr gut einschätzen, welche Auswirkungen Content- und Serviceerweiterungen – z.B. neue Funktionalitäten, mehr Live-Streams, eine erhöhte Auflösung von Videos oder wachsende Datenarchive – auf die Servicequalität, also die Verfügbarkeit der Inhalte für den Zuschauer, haben. Im Ergebnis kann das ZDF daher die beiden Ziele – den Angebotsausbau und die Angebotsoptimierung – miteinander verbinden.   

Ausblick

Inzwischen hat die RBT weitere Webtests erfolgreich mit NeoLoad durchgeführt. Dazu zählt z.B. die Performance-Kontrolle bei der Entwicklung von Web-Portalen und Web-Anwendungen mit vielen dynamischen Parametern und Validierungs-Vorschriften. Aktuell hat die RBT mit NeoLoad erfolgreiche Pilottests für einen Verfügbarkeits-Check von Video-Streams durchgeführt und begleitet ihre Gesellschafter bei der Umstellung auf neue CMS-Systeme mit Kontroll-Messungen über das Internet.