El crecimiento solo tiene sentido si hay garantías de que el sistema funcionará correctamente. Esta máxima se aplica tanto a las personas como a las empresas y al software. Solo tiene sentido ampliar una aplicación si sabemos que no va a fallar poco después. Y para saber hasta qué punto pueden crecer los sistemas sin colapsar, es necesario realizar pruebas de estrés.

Al igual que las pruebas de carga, de picos y de resistencia, las pruebas de estrés son uno de los tipos de pruebas de rendimiento. Mediante ellas, determinamos la eficiencia del rendimiento de un componente o sistema.

La eficiencia que se mide específicamente mediante las pruebas de estrés es el límite. En otras palabras, se comprueba cuáles son los límites tanto de funcionamiento del sistema como el límite máximo, es decir, aquel en el que la aplicación falla.

Acompáñanos en este artículo para comprender con más detalle las pruebas de estrés, por qué son tan importantes y cómo se analizan las principales métricas de las pruebas de rendimiento desde la perspectiva del estrés.

Carga hasta el límite que admita la aplicación

El Consejo Internacional de Certificación en Pruebas de Software define las pruebas de estrés como un tipo de prueba de rendimiento destinada a evaluar un componente o todo el sistema en los límites, o más allá de ellos, de sus cargas de trabajo estimadas o especificadas. Las pruebas de estrés también pueden verificar dichos límites en escenarios de disponibilidad reducida de recursos, como el acceso a la memoria o a los servidores.

Tal y como se indica en la propia definición, las pruebas de estrés pueden ser tanto pruebas unitarias como de integración. Es especialmente importante destacar este punto, ya que las pruebas de estrés forman parte del ciclo de desarrollo continuo de las aplicaciones. Es a través de ellas como identificamos pequeños cambios en el comportamiento del sistema o llevamos a cabo modificaciones correctivas o evolutivas. La realización continua y automática de pruebas de estrés aumenta la precisión a la hora de identificar los puntos que entrañan un mayor riesgo de colapso del sistema.

Utilizamos términos como «rotura» y «colapso» porque la analogía que cabe aquí es con una estructura física, como un edificio. No en vano es de la ingeniería civil —más concretamente, del diseño estructural— de donde tomamos dos conceptos y los aplicamos al contexto de las pruebas de esfuerzo: el estado límite de servicio y el estado límite último.

El primero indica el punto extremo de funcionamiento. Indica el límite a partir del cual el sistema deja de funcionar. Por su parte, el «estado límite último» define el estado crítico en el que el sistema «existe». Una vez superado el «estado límite último», no hay garantía de que el sistema pueda recuperarse tal y como estaba hasta ese momento.

Para determinar estos dos indicadores, la aplicación se somete progresivamente a volúmenes de carga cada vez mayores, hasta que deja de funcionar y, a continuación, falla. Tal y como explicamos en el artículo sobre pruebas de carga, esta se caracteriza por tres elementos:

1. Usuarios simultáneos
2. Solicitudes
3. Volumen y complejidad de los datos

Cada uno de los elementos muestra el comportamiento de una dimensión. Al analizarlos todos en conjunto, es posible identificar cuáles son los dos límites de las aplicaciones y convertirlos en una cifra. A partir de ahí, es posible utilizarlos como indicador para saber hasta qué punto el funcionamiento de la aplicación es seguro.

Pruebas de estrés: cómo identificamos los indicadores más importantes de las pruebas de rendimiento

En general, todos los tipos de pruebas de rendimiento tienen como objetivo comprender, bajo diferentes volúmenes de uso, la eficiencia de las aplicaciones, centrándose en cinco métricas fundamentales: usuarios simultáneos, caudal, consumo de recursos, tiempo de respuesta y tasa de error.

Como ya hemos dicho, las pruebas de estrés son como pruebas de carga que se llevan a cabo hasta encontrar los escenarios límite de la aplicación. Por lo tanto, la observación sobre las métricas será similar:

1. Usuarios simultáneos → es la variable de control, de entrada, de la prueba. Se determina empíricamente el número máximo absoluto de conexiones activas simultáneas que se pueden mantener antes de que el sistema deje de estar disponible.
2. El tiempo de respuesta → muestra tanto la latencia como el nivel de retraso por solicitud en el momento exacto en que el sistema supera su capacidad operativa prevista. En otras palabras, cuando el tiempo de respuesta supera el tiempo establecido como límite en las pruebas de estrés, sabemos que la aplicación ya no funciona.
3. Capacidad de tráfico → se refiere al límite máximo tanto de la cantidad como del «tamaño» de las solicitudes —la cantidad de bytes de cada una de ellas— que la red y el servidor pueden procesar simultáneamente antes de colapsarse.
4. Consumo de recursos → en el caso de los sistemas escalados mediante computación en la nube, ya sea con un único proveedor o en un entorno multicloud, esta métrica es fundamental en las pruebas de estrés. Además de identificar los límites de saturación de la infraestructura, las métricas de consumo de recursos ayudan a detectar fugas de memoria y otras anomalías profundas en el código que solo se producen cuando la carga es insostenible.
5. Tasa de error → En las pruebas de estrés, la caracterización de la tasa de error es tan importante como su «magnitud». Además de cuantificar el porcentaje de conexiones que fallan cuando la aplicación alcanza sus límites, se comprueba cómo son los mensajes de error que se envían al usuario.

Las pruebas de estrés son extremadamente importantes para la fiabilidad del sistema y, por consiguiente, para la percepción de calidad del mismo. Aportan numerosos beneficios. Destacaremos tres de ellos.

El primero es la prevención del impacto financiero. Una caída de los sistemas que son fundamentales para el flujo de valor de las empresas, aunque sea solo durante unos minutos, puede generar pérdidas financieras del orden de millones. Son las pruebas de estrés las que permiten prever en qué circunstancias puede ocurrir esto. A partir de esa identificación y del seguimiento de la calidad como servicio continuo, es posible evitar caídas repentinas cuando la aplicación se enfrente a situaciones poco previsibles. Además, se pueden elaborar planes para los momentos de fallo, reduciendo así las pérdidas económicas.

La segunda ventaja que destacamos es la capacidad de recuperación. Más allá de definir los estados límite de servicio y el estado límite último, las pruebas de estrés los caracterizan. Así, cuando el software se ve afectado, es posible identificar qué camino hay que seguir para que recupere, lo antes posible —a menudo de forma automática—, su capacidad de volver a la normalidad.

Por último, pero no por ello menos importante, la planificación de la capacidad, lo que incluye la ampliación de los límites en el caso de aplicaciones que utilizan la computación en la nube, ya sea con un único proveedor o en un entorno multicloud. Si se identifican y caracterizan los puntos de límite y si el factor restrictivo son los recursos computacionales, es posible reservar con cierta antelación más recursos en la nube, para que el sistema no se colapse. En consecuencia, es posible incluso planificar la cantidad de recursos financieros que habrá que invertir en estos escenarios.

Nunca está de más recordar que las pruebas de estrés forman parte del ciclo de desarrollo continuo de las aplicaciones. En caso de cambios importantes, los distintos tipos de pruebas de rendimiento —que ya se realizan de forma automática— deben complementarse con pruebas bajo demanda. De este modo, se valida el comportamiento de los usuarios en momentos de variaciones importantes y repentinas en el acceso al sistema.

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