第1章 性能测试基础
1.3 性能分析与调优
在谈“性能分析与调优”这个话题前我们先来聊聊关于制动的故事。
制动是在任何运输工具上必备的一个重要功能，制动的性能关系到行驶安全。在我们的自行车上普遍使用了V刹，而在电动车上经常会使用碟刹（线碟、油碟）。那么V刹和碟刹性能上有什么区别呢？
1．制动力方面
V刹是刹的轮边，碟刹是刹的轴心。刹车位点到轴心的距离也就是刹车的动力臂长度，学过物理的人都知道动力臂越长，动力越大（杠杆原理），V刹的位点在轮边上，而碟刹的位点几乎接近轴心，也就是说V刹的动力臂要比碟刹的动力臂长很多，也就意味着山地车在行驶时候，一个人以同样的力量去捏刹车，装V刹的车子要比装碟刹的车子刹车距离近，更容易停住。但有时由于V刹制动力过大，轮子抱死，会出现翘尾的情况。
对于线碟和油碟来说，线碟是使用钢丝来传导手刹的力量。油碟是用液压油传导手刹的力量，它们的工作原理基本相同。但是由于液压油在导油管内的阻力要远远小于钢丝在线管里的阻力，所以油碟对手刹力量的损耗要小于线碟的损耗。也就是说油碟的制动力要比线碟的制动力略强一点。
2．耐热性方面
V刹是用橡胶和金属摩擦制动，碟刹是用金属与金属摩擦制动。在温度低于60℃的情况下，橡胶与金属摩擦的阻力大于金属与金属摩擦的阻力。而当温度超过60℃时金属会由于热胀冷缩使表面变得凹凸不平（当然这是微观的，是肉眼看不见的），阻力会增大。橡胶则由于温度过高，橡胶变软，制动力下降。温度升高是由于刹车摩擦所致的，刹车时间越长，温度越高。也就是在短时间刹车时V杀优于碟刹，但在长时间刹车的时候碟刹优于V刹。
3．结构方面
V刹结构简单，可靠性高，容易维修。碟刹架构复杂，可靠性略低于V刹（因为碟刹内部情况不是像V刹那样可以看见），维修较难，非专业人员维修很可能越修越坏。特别是油碟，非专业的野蛮盲目维修会让油碟送命的。
4．重量方面
这个我想大家都知道， V刹比碟刹轻。
所以从性能角度来说自行车普遍选择V刹，而更快的燃气助动车甚至汽车应该选择使用碟刹。
在汽车上随着车辆的自重和速度增长，普通的人力机械助力和油碟被真空助力以及现在常用的液压助力方式取代，大大提升了刹车的可操作性和安全性。而为了避免刹车抱死的情况，ABS防抱制动系统也从两轮发展到了四轮。
而到了火车，汽车所使用的碟刹系统已经完全不能满足其性能需要。一般来说火车都在使用闸瓦制动，用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高，制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化,即使采用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要。于是一种新型的制动装置盘形制动应运而生。盘形制动是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使以合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。由于作用力不在车轮踏面上，盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。另外制动平稳，几乎没有噪声。盘形制动的摩擦面积大，而且可以根据需要安装若干套，制动效果明显高于铸铁闸瓦，尤其适用于时速120千米以上的高速列车，这正是各国普遍采用盘形制动的原因所在。但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮轨黏着恶化；制动盘使簧下重量及冲击震动增大，运行中消耗牵引功率。
如果到了更快的飞机上我们的制动系统是什么？如果还是使用轮胎减速的方案是肯定不行了，这里需要使用一些空气动力学。飞机在落地后发动机反推系统会产生向前推动的空气流，产生主要减速动力。而机翼上的扰流板会上翻，气流压力集中在机翼上，产生向前的阻力快速降低飞机速度，以及向下的作用力加大机轮和跑道的摩擦，提高刹车效率。
到了更快一点的战斗机通常不会有客机这样大型的减速扰流板，所以着陆跑道会比客机更长，甚至会有减速伞在降落时使用。而特殊一点的航母舰载战斗机需要使用ILS着陆阻拦索减速，强行把飞机拉住。
如果再快一点在火箭上或者返回宇宙仓呢？光有一个大大的降落减速伞是不够的，通常还有小型的反推火箭系统来帮助减速着陆。
在上面这段制动发展历史中，我们可以看到分析和调优是贯穿其中的，无论是材料学、空气动力学、热学、机械学等都在影响着制动的性能，通过实验获得性能数据并分析得到瓶颈后，等待基础学科克服自身缺点给出新的解决方案，调优的效果才逐渐体现，这也是性能分析及调优为何十分复杂的一个原因。
对于软件来说当我们真的要进行性能分析和调优时，又需要多少基础学科来支持呢？
（未完，精彩待续）
本文选自《51Testing软件测试作品系列》之十——《性能测试进阶指南——LoadRunner11实战》。
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