【ハンズオン】k6で始める負荷テスト（第1回/全5回）

特徴

• JavaScript/TypeScriptで書ける:
  ユニットテストと同じ感覚で、普段使いの言語でシナリオを構築できます。
  ロジックのモジュール化、スクリプトの再利用、バージョン管理などが実現可能です。
• プロトコル対応:
  ベーシックなHTTP通信だけでなく、WebSockets、gRPC、ブラウザ通信の負荷テストが実行できます。
• コミュニティのエコシステムが大規模:
  k6を拡張して様々なニーズに対応が可能です。既に多くのユーザーが拡張機能をコミュニティで共有しているため、探索も可能です。
• Go製で軽量かつ強力:
  実行バイナリ1つで動作し、低スペックマシンでも大量のトラフィックをシミュレーション可能です。
• モダンなエコシステムとの親和性: GitHub Actionsでの自動化 や、Grafanaでの可視化 が標準でサポートされている。

3. ハンズオン: 手元の環境で動かしてみる

今回、教材を用意しました。 クローン後、すぐに検証が出来るものとなっています。

https://github.com/umekikazuya/k6-sandbox

Step 1: 開発環境のセットアップ

`Docker Compose` を使用して、検証用のモックサーバーを立ち上げます。

docker compose up -d mock-server

`curl` でのヘルスチェック確認。

# ヘルスチェック
curl http://localhost:3000/health

Step 2: 最初のテストを実行 (scenarios/01-simple-http.js)

リポジトリの `scenarios/01-basics/01-simple-http.js` を確認下さい。

k6の基本構造は非常にシンプルです。 「何人のユーザー（`VUs`）が」「何回（`Iterations`）実行するか」を `options` で定義します。

以下のシナリオでは、1ユーザーが1秒待機しながら10回繰り返す、というものです。

import http from 'k6/http';
import { sleep } from 'k6';

/**
 * 01. 最もシンプルなHTTPリクエスト
 * 
 * このスクリプトは、k6の最も基本的な使い方を示します。
 * - 1つのVirtual User（仮想ユーザー）で
 * - 10回のイテレーションを実行
 * - 各イテレーションで1秒待機
 */

export const options = {
  vus: 1,        // Virtual Users（仮想ユーザー数）
  iterations: 10, // 実行回数
};

export default function () {
  // GETリクエストを送信
  const response = http.get('http://localhost:3000/health');

  // レスポンスの基本情報をコンソールに出力
  console.log(`Status: ${response.status}, Body: ${response.body}`);

  // 次のイテレーションまで1秒待機
  sleep(1);
}

では、上記のシナリオで負荷テストの実行をします。

docker run --rm -i --network=host grafana/k6 run - < scenarios/01-basics/01-simple-http

Step 3: 結果の見方（基本メトリクス）

実行が完了すると、コンソールに統計レポートが表示されます。

まずは以下の3つの指標に注目しましょう。

1. http_req_duration:
   リクエストの開始からレスポンス受信完了までの時間です。 p(95)（95%のリクエストがこの時間内に完了した）という値を確認する習慣をつけましょう。
2. http_req_failed:
   リクエストの失敗率です。 最初のステップではここが 0.00% であることがゴールです。
3. vus / iterations:
   意図した通りのユーザー数と回数で実行されたかを確認します。

5. 実務への第一歩：検証（`Checks`）と待機（`Sleep`）

5-1. 「正しく動いているか」を確かめる (`check`)

  k6の `check()` 関数を使うと、レスポンスのステータスコードや、ボディに含まれる特定のJSONフィールドを検証できます。
負荷試験中にサーバーがエラーを返していないか、論理的な検証を行うために必須の機能です。

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';

/**
 * 03. レスポンスの検証（Checks）
 * 
 * k6のcheck機能を使用して、レスポンスが期待通りかを検証します。
 * - ステータスコードの確認
 * - レスポンスボディの確認
 * - レスポンスタイムの確認
 * - JSONの内容検証
 * 
 * 注意: checkが失敗してもテストは停止しません。
 * メトリクスとして記録され、最後にサマリーで表示されます。
 */

export const options = {
  vus: 2,
  duration: '10s',
};

export default function () {
  const baseUrl = 'http://localhost:3000/api';
  
  // ===== ヘルスチェックエンドポイント =====
  let response = http.get('http://localhost:3000/health');
  
  check(response, {
    'ヘルスチェック: ステータスは200': (r) => r.status === 200,
    'ヘルスチェック: レスポンスタイムは200ms以下': (r) => r.timings.duration < 200,
    'ヘルスチェック: statusフィールドは"ok"': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.status === 'ok';
    },
  });
  
  // ===== ユーザーAPI =====
  response = http.get(`${baseUrl}/users`);
  
  check(response, {
    'ユーザー取得: ステータスは200': (r) => r.status === 200,
    'ユーザー取得: successフィールドはtrue': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.success === true;
    },
    'ユーザー取得: dataフィールドが配列': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return Array.isArray(body.data);
    },
    'ユーザー取得: 最低1件のユーザーが存在': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.data.length > 0;
    },
  });
  
  // ===== POSTリクエストの検証 =====
  const payload = JSON.stringify({
    name: 'テストユーザー',
    email: 'test@example.com',
  });
  
  response = http.post(`${baseUrl}/users`, payload, {
    headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
  });
  
  check(response, {
    'ユーザー作成: ステータスは201': (r) => r.status === 201,
    'ユーザー作成: IDが生成されている': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.data && body.data.id !== undefined;
    },
  });
  
  // ===== エラーケースの検証 =====
  response = http.get(`${baseUrl}/nonexistent`);
  
  check(response, {
    '存在しないエンドポイント: ステータスは404': (r) => r.status === 404,
  });
  
  sleep(1);
}

5-2. ユーザーの「思考時間」を再現する (sleep)

実世界のユーザーは、1秒間に何度もページをリロードしません。

sleep() を入れないテストは、サーバーへの過度な集中を招き、非現実的な負荷になってしまいます。
「1秒待機」などの適切なインターバルを設けることで、リアリティのある負荷を再現できます。

5-3. CRUD操作の網羅

02-http-methods.js では、GETだけでなくPOSTによるデータ作成や、PUT/DELETEによる更新・削除といった、RESTful APIの一連の操作をテストする方法を学べます。

以下、サンプルコードです。

import http from 'k6/http';
import { sleep } from 'k6';

/**
 * 02. HTTPメソッドのテスト
 * 
 * RESTful APIの基本的なCRUD操作をテストします。
 * - GET: リソースの取得
 * - POST: リソースの作成
 * - PUT: リソースの更新
 * - DELETE: リソースの削除
 */

export const options = {
  vus: 1,
  iterations: 5,
};

export default function () {
  const baseUrl = 'http://localhost:3000/api';

  // 1. GET - ユーザー一覧を取得
  console.log('=== GET Request ===');
  let response = http.get(`${baseUrl}/users`);
  console.log(`GET Status: ${response.status}`);

  // 2. POST - 新しいユーザーを作成
  console.log('\n=== POST Request ===');
  const payload = JSON.stringify({
    name: '山田太郎',
    email: 'yamada@example.com',
  });

  const params = {
    headers: {
      'Content-Type': 'application/json',
    },
  };

  response = http.post(`${baseUrl}/users`, payload, params);
  console.log(`POST Status: ${response.status}`);
  console.log(`Created User: ${response.body}`);

  // 3. PUT - ユーザー情報を更新
  console.log('\n=== PUT Request ===');
  const updatePayload = JSON.stringify({
    name: '山田花子',
    email: 'yamada.hanako@example.com',
  });

  response = http.put(`${baseUrl}/users/1`, updatePayload, params);
  console.log(`PUT Status: ${response.status}`);

  // 4. DELETE - ユーザーを削除
  console.log('\n=== DELETE Request ===');
  response = http.del(`${baseUrl}/users/1`);
  console.log(`DELETE Status: ${response.status}`);

  sleep(1);
}

5-4. 環境変数の外部化

JavaScriptでのテストコードの実装が可能です。
そのため、実行時に環境変数を利用することが可能です。

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';

/**
 * 03. レスポンスの検証（Checks）
 * 
 * k6のcheck機能を使用して、レスポンスが期待通りかを検証します。
 * - ステータスコードの確認
 * - レスポンスボディの確認
 * - レスポンスタイムの確認
 * - JSONの内容検証
 * 
 * 注意: checkが失敗してもテストは停止しません。
 * メトリクスとして記録され、最後にサマリーで表示されます。
 */

export const options = {
  vus: 2,
  duration: '10s',
};

export default function () {
  const baseUrl = 'http://localhost:3000/api';
  
  // ===== ヘルスチェックエンドポイント =====
  let response = http.get('http://localhost:3000/health');
  
  check(response, {
    'ヘルスチェック: ステータスは200': (r) => r.status === 200,
    'ヘルスチェック: レスポンスタイムは200ms以下': (r) => r.timings.duration < 200,
    'ヘルスチェック: statusフィールドは"ok"': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.status === 'ok';
    },
  });
  
  // ===== ユーザーAPI =====
  response = http.get(`${baseUrl}/users`);
  
  check(response, {
    'ユーザー取得: ステータスは200': (r) => r.status === 200,
    'ユーザー取得: successフィールドはtrue': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.success === true;
    },
    'ユーザー取得: dataフィールドが配列': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return Array.isArray(body.data);
    },
    'ユーザー取得: 最低1件のユーザーが存在': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.data.length > 0;
    },
  });
  
  // ===== POSTリクエストの検証 =====
  const payload = JSON.stringify({
    name: 'テストユーザー',
    email: 'test@example.com',
  });
  
  response = http.post(`${baseUrl}/users`, payload, {
    headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
  });
  
  check(response, {
    'ユーザー作成: ステータスは201': (r) => r.status === 201,
    'ユーザー作成: IDが生成されている': (r) => {
      const body = JSON.parse(r.body);
      return body.data && body.data.id !== undefined;
    },
  });
  
  // ===== エラーケースの検証 =====
  response = http.get(`${baseUrl}/nonexistent`);
  
  check(response, {
    '存在しないエンドポイント: ステータスは404': (r) => r.status === 404,
  });
  
  sleep(1);
}

基本的な負荷テストの記述例を記載させていただきました。

リポジトリには他にも認証が必要な負荷テストなど、多くのテンプレート集を用意していますのでぜひ足を運んで下さいね。

まとめ

負荷試験は「リリースの直前に一度だけ行う特別な行事」ではなく、コードとして管理し、機能開発のサイクルの中で日常的に実行できる「継続的な検証」です。
k6を使えば、アプリエンジニアの慣れ親しんだ言語で、簡単に取り掛かることが出来ます。

ここまで読んでいただきありがとうございます。恐縮ですが最後に課題を提示させていただきますね！
ぜひ以下の2つに挑戦してみて下さい！

• リポジトリをクローンしてモックサーバーを立ててみる。
• 自社のAPI（まずは1つだけ）に対して1VUでリクエストを投げてみる。

次回は、「通常負荷」から「システムの限界」までを把握する、6つの負荷テストパターンの使い分けについて解説します。

お楽しみに！