§ BenchmarkSQL 性能测试
BenchmarkSQL 是一个开源的 Java 应用程序，用于评估数据库系统在 OLTP 场景下的性能，它是符合 TPC-C 基准压力测试的工具。它最初由 HammerDB 的作者开发，后来由 Cloud V LLC 维护。
TPC-C 模型是模拟一个商品批发公司的销售模型，这个模型涵盖了一个批发公司面向客户对一系列商品进行销售的过程，这包括管理订单，管理库存，管理账号收支等操作。这些操作涉及到仓库、商品、客户、订单等概念，围绕这些概念，构造了数据表格，以及相应的数据库操作。
BenchmarkSQL 支持 MySQL（Percona、GreatSQL）、PostgreSQL、Oracle、SQL Server 等。
§ 主要特性
- 标准化的测试：基于 TPC-C 和 TPC-E 的标准基准测试，提供了一套公平的测试方案。
- 可扩展性：支持多客户端并发测试，可以根据需要调整测试规模。
- 详细的报告：测试完成后生成详细的性能报告，包括事务吞吐量、延迟、资源使用情况等。
- 跨平台：由于基于 Java，BenchmarkSQL 可以在多种操作系统上运行。
§ 如何使用 BenchmarkSQL 测试 GreatSQL
下面以 CentOS 8.x x86_64 环境为例，介绍如何安装配置使用 BenchmarkSQL。
§ 1. 准备环境
- 下载 BenchmarkSQL：在这里下载 BenchmarkSQL 的最新版本 (opens new window)。
下载完 BenchmarkSQL 压缩包后，解压缩放在 /usr/local 目录下
$ cd /usr/local
$ curl -OL -o benchmarksql-5.0.zip "https://jaist.dl.sourceforge.net/project/benchmarksql/benchmarksql-5.0.zip?viasf=1"
$ unzip benchmarksql-5.0.zip
$ cd benchmarksql-5.0
$ ls
build.xml doc HOW-TO-RUN.txt lib README.md run src
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- 安装 Java：BenchmarkSQL 需要 Java 运行环境，确保系统中安装了 JDK 8 或更高版本。
此外，还要安装 Apache Ant，它是一个将软件编译、测试、部署等步骤联系在一起加以自动化的一个工具。用于编译 Benchmark SQL。
yum install -y java-1.8.0-openjdk ant
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配置 Apache-Ant 的环境变量：
echo 'export APACH_HOME=/usr/share/doc/ant-1.9.4' >> ~/.bash_profile
echo 'export PATH=${ANT_HOME}/bin:$PATH' >> ~/.bash_profile
source ~/.bash_profile
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检查 Java 运行环境是否可用：
$ java -version
openjdk version "1.8.0_312"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_312-b07)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.312-b07, mixed mode)
$ ant -version
Apache Ant(TM) version 1.10.5 compiled on June 24 2019
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§ 2. 配置 BenchmarkSQL
- 修改
src/client/jTPCC.java文件 119 行附近，增加 MySQL/GreatSQL 数据库相关内容。
117 if (iDB.equals("firebird"))
118 dbType = DB_FIREBIRD;
119 else if (iDB.equals("mysql"))
120 dbType = DB_MYSQL;
121 else if (iDB.equals("oracle"))
122 dbType = DB_ORACLE;
123 else if (iDB.equals("postgres"))
124 dbType = DB_POSTGRES;
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修改 src/client/jTPCCConfig.java 文件 17 行附近，增加 MySQL/GreatSQL 数据库类型。
16 public final static int DB_UNKNOWN = 0,
17 DB_FIREBIRD = 1,
18 DB_MYSQL = 4,
19 DB_ORACLE = 2,
20 DB_POSTGRES = 3;
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- 修改
src/client/jTPCCConnection.java文件 225 行附近，在 SQL 子查询增加AS L别名。
211 default:
212 stmtStockLevelSelectLow = dbConn.prepareStatement(
213 "SELECT count(*) AS low_stock FROM (" +
214 " SELECT s_w_id, s_i_id, s_quantity " +
215 " FROM bmsql_stock " +
216 " WHERE s_w_id = ? AND s_quantity < ? AND s_i_id IN (" +
217 " SELECT ol_i_id " +
218 " FROM bmsql_district " +
219 " JOIN bmsql_order_line ON ol_w_id = d_w_id " +
220 " AND ol_d_id = d_id " +
221 " AND ol_o_id >= d_next_o_id - 20 " +
222 " AND ol_o_id < d_next_o_id " +
223 " WHERE d_w_id = ? AND d_id = ? " +
224 " ) " +
225 " ) AS L");
226 break;
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- 编辑一份适合 MySQL/GreatSQL 的表 DDL 文件。
cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
cp -rf sql.common/ sql.mysql
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编辑 sql.mysql/tableCreates.sql 文件，对每个表都加上使用 InnoDB 引擎的声明，以及每个表都要有显式主键的定义。此外，还要对 bmsql_oorder 表额外增加一个索引，根据对测试过程中产生的慢查询日志进行分析，增加该索引可有效提升测试性能。
create table bmsql_config (
cfg_name varchar(30) primary key,
cfg_value varchar(50)
) engine = innodb;
create table bmsql_warehouse (
w_id integer not null,
w_ytd decimal(12,2),
w_tax decimal(4,4),
w_name varchar(10),
w_street_1 varchar(20),
w_street_2 varchar(20),
w_city varchar(20),
w_state char(2),
w_zip char(9),
primary key (w_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_district (
d_w_id integer not null,
d_id integer not null,
d_ytd decimal(12,2),
d_tax decimal(4,4),
d_next_o_id integer,
d_name varchar(10),
d_street_1 varchar(20),
d_street_2 varchar(20),
d_city varchar(20),
d_state char(2),
d_zip char(9),
primary key (d_w_id, d_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_customer (
c_w_id integer not null,
c_d_id integer not null,
c_id integer not null,
c_discount decimal(4,4),
c_credit char(2),
c_last varchar(16),
c_first varchar(16),
c_credit_lim decimal(12,2),
c_balance decimal(12,2),
c_ytd_payment decimal(12,2),
c_payment_cnt integer,
c_delivery_cnt integer,
c_street_1 varchar(20),
c_street_2 varchar(20),
c_city varchar(20),
c_state char(2),
c_zip char(9),
c_phone char(16),
c_since timestamp,
c_middle char(2),
c_data varchar(500),
primary key (c_w_id, c_d_id, c_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_history (
hist_id integer AUTO_INCREMENT,
h_c_id integer,
h_c_d_id integer,
h_c_w_id integer,
h_d_id integer,
h_w_id integer,
h_date timestamp,
h_amount decimal(6,2),
h_data varchar(24),
primary key (hist_id,h_w_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_new_order (
no_w_id integer not null,
no_d_id integer not null,
no_o_id integer not null,
primary key (no_w_id, no_d_id, no_o_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_oorder (
o_w_id integer not null,
o_d_id integer not null,
o_id integer not null,
o_c_id integer,
o_carrier_id integer,
o_ol_cnt integer,
o_all_local integer,
o_entry_d timestamp,
primary key (o_w_id, o_d_id, o_id),
k1 (o_c_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_order_line (
ol_w_id integer not null,
ol_d_id integer not null,
ol_o_id integer not null,
ol_number integer not null,
ol_i_id integer not null,
ol_delivery_d timestamp,
ol_amount decimal(6,2),
ol_supply_w_id integer,
ol_quantity integer,
ol_dist_info char(24),
primary key (ol_w_id, ol_d_id, ol_o_id, ol_number)
) engine = innodb;
create table bmsql_item (
i_id integer not null,
i_name varchar(24),
i_price decimal(5,2),
i_data varchar(50),
i_im_id integer,
primary key (i_id)
) engine = innodb;
create table bmsql_stock (
s_w_id integer not null,
s_i_id integer not null,
s_quantity integer,
s_ytd integer,
s_order_cnt integer,
s_remote_cnt integer,
s_data varchar(50),
s_dist_01 char(24),
s_dist_02 char(24),
s_dist_03 char(24),
s_dist_04 char(24),
s_dist_05 char(24),
s_dist_06 char(24),
s_dist_07 char(24),
s_dist_08 char(24),
s_dist_09 char(24),
s_dist_10 char(24),
primary key (s_w_id, s_i_id)
) engine = innodb;
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- 修改
run/runDatabaseBuild.sh文件 17 行附近，定义数据加载结束时的后续工作。
17 #AFTER_LOAD="indexCreates foreignKeys extraHistID buildFinish"
18 AFTER_LOAD="indexCreates buildFinish"
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- 修改
run/funcs.sh文件 31 和 54 行附近，添加 MySQL/GreatSQL 数据库类型。
28 firebird)
29 cp="../lib/firebird/*:../lib/*"
30 ;;
31 mysql)
32 cp="../lib/mysql/*:../lib/*"
33 ;;
34 oracle)
...
53 case "$(getProp db)" in
54 firebird|mysql|oracle|postgres)
55 ;;
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访问 MySQL官网下载站 (opens new window)，下载 MySQL 驱动 jar 包：
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/lib
$ mkdir -p mysql
$ cd mysql
$ curl -OL -o mysql-connector-j-8.0.33.tar.gz https://downloads.mysql.com/archives/get/p/3/file/mysql-connector-j-8.0.33.tar.gz
$ tar xf mysql-connector-j-8.0.33.tar.gz mysql-connector-j-8.0.33/mysql-connector-j-8.0.33.jar
$ mv mysql-connector-j-8.0.33/mysql-connector-j-8.0.33.jar .
$ pwd
/usr/local/benchmarksql-5.0/lib/mysql
$ ls -l
-rw-r--r-- 1 root root 2481560 Mar 8 2023 mysql-connector-j-8.0.33.jar
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如果还是用较早版本的驱动（例如 mysql-connector-java-8.0.30.jar），可能会有类似下面的提示：
Loading class `com.mysql.jdbc.Driver'. This is deprecated. The new driver class is `com.mysql.cj.jdbc.Driver'. The driver is automatically registered via the SPI and manual loading of the driver class is generally unnecessary.
1
- 重新编译修改后的源码。
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0
$ ant
Buildfile: /usr/local/benchmarksql-5.0/build.xml
init:
compile:
[javac] Compiling 11 source files to /usr/local/benchmarksql-5.0/build
dist:
[jar] Building jar: /usr/local/benchmarksql-5.0/dist/BenchmarkSQL-5.0.jar
BUILD SUCCESSFUL
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- 编辑配置文件
run/props.greatsql，配置 GreatSQL 数据库的连接信息，例如数据库地址、端口、用户名和密码等。
参考下方内容，编辑 /usr/local/benchmarksql-5.0/run/props.greatsql 文件：
db=mysql
driver=com.mysql.jdbc.Driver
conn=jdbc:mysql://localhost:3306/bmsql
user=bmsql
password=bmsql
warehouses=1000
loadWorkers=32
terminals=32
runTxnsPerTerminal=0
runMins=10
limitTxnsPerMin=0
terminalWarehouseFixed=true
newOrderWeight=45
paymentWeight=43
orderStatusWeight=4
deliveryWeight=4
stockLevelWeight=4
resultDirectory=my_result_%tY-%tm-%td_%tH%tM%tS
osCollectorScript=./misc/os_collector_linux.py
osCollectorInterval=1
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主要参数说明
db=mysql，指定数据库类型。driver=com.mysql.jdbc.Driver，指定驱动程序文件，这里是 MySQL JDBC 驱动。conn,user,password，指定 GreatSQL 数据库连接IP、端口、账号名、密码、默认数据库等。warehouses，指定仓库数，仓库数决定性能测试的成绩。对于高配服务器（32C96G以上），建议至少 1000 仓或更高。loadWorkers，指定加载数据时的并发数。如果是高配服务器，该值可以设置大一些，例如 100，一般和服务器的逻辑 CPU 核数一样即可。过高的并发可能会导致内存消耗太快，出现报错，导致数据加载需要重新进行。terminals，指定性能压测时的并发数。建议并发数不要高于服务器的逻辑 CPU 核数。否则可能产生过多锁等待。runTxnsPerTerminal，指定每个终端执行的事务数量。如果该参数配置为非0时，则runMins参数必须设置为0。runMins，指定性能测试持续的时间（分钟）。如果该值设置为非0值时，runTxnsPerTerminal参数必须设置为0。时间越久，越能考验数据库的性能和稳定性。建议不要少于 10 分钟，生产环境中机器建议不少于 1 小时。limitTxnsPerMin，每分钟事务总数限制，该参数主要控制每分钟处理的事务数，事务数受terminals参数的影响，limitTxnsPerMin/terminals运算后结果值必须是正整数。terminalWarehouseFixed，终端和仓库的绑定模式，设置为 true 时可以运行 4.x 兼容模式，意思为每个终端都有一个固定的仓库。设置为 false 时可以均匀的使用数据库整体配置。TPC-C 规则要求每个终端都必须有一个绑定的仓库，所以一般使用默认值 true。- 下面五个值的总和必须等于100，默认值为：45, 43, 4, 4，4 ，与 TPC-C 测试定义的比例一致，实际操作过程中，可以调整比重来适应各种场景。
newOrderWeight=45，新订单事务占总事务的45%。paymentWeight=43，支付订单事务占总事务的43%。orderStatusWeight=4，订单状态事务占总事务的4%。deliveryWeight=4，到货日期事务占总事务的4%。stockLevelWeight=4，查看现存货品的事务占总事务的4%。
resultDirectory，压测期间收集系统性能数据的目录。osCollectorScript，操作系统性能收集脚本。osCollectorInterval，操作系统收集操作间隔（单位：秒），默认为1秒。osCollectorSSHAddr，需要收集系统性能的主机。osCollectorDevices，操作系统中被收集服务器的网卡名称和磁盘名称。
§ 3. 运行 BenchmarkSQL 测试
- 初始化数据库
创建测试数据库，相应的账户，以及授权：
greatsql> CREATE DATABASE bmsql;
greatsql> CREATE USER bmsql IDENTIFIED BY 'bmsql';
greatsql> GRANT ALL ON bmsql.* TO bmsql;
greatsql> SHOW GRANTS FOR bmsql;
+--------------------------------------------------+
| Grants for bmsql@% |
+--------------------------------------------------+
| GRANT USAGE ON *.* TO `bmsql`@`%` |
| GRANT ALL PRIVILEGES ON `bmsql`.* TO `bmsql`@`%` |
+--------------------------------------------------+
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运行 run/runDatabaseBuild.sh，创建测试数据表并填充数据。
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
$ ./runDatabaseBuild.sh ./props.greatsql
# ------------------------------------------------------------
# Loading SQL file ./sql.mysql/tableCreates.sql
# ------------------------------------------------------------
Loading class `com.mysql.jdbc.Driver'. This is deprecated. The new driver class is `com.mysql.cj.jdbc.Driver'. The driver is automatically registered via the SPI and manual loading of the driver class is generally unnecessary.
create table bmsql_config (
cfg_name varchar(30) primary key,
cfg_value varchar(50)
);
...
Starting BenchmarkSQL LoadData
driver=com.mysql.jdbc.Driver
Loading class `com.mysql.jdbc.Driver'. This is deprecated. The new driver class is `com.mysql.cj.jdbc.Driver'. The driver is automatically registered via the SPI and manual loading of the driver class is generally unnecessary.
conn=jdbc:mysql://localhost:3306/bmsql
user=bmsql
password=***********
warehouses=5
loadWorkers=2
fileLocation (not defined)
csvNullValue (not defined - using default 'NULL')
Worker 000: Loading ITEM
Worker 001: Loading Warehouse 1
Worker 000: Loading ITEM done
...
# ------------------------------------------------------------
# Loading SQL file ./sql.mysql/indexCreates.sql
# ------------------------------------------------------------
...
# ------------------------------------------------------------
# Loading SQL file ./sql.mysql/buildFinish.sql
# ------------------------------------------------------------
Loading class `com.mysql.jdbc.Driver'. This is deprecated. The new driver class is `com.mysql.cj.jdbc.Driver'. The driver is automatically registered via the SPI and manual loading of the driver class is generally unnecessary.
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-- Extra commands to run after the tables are created, loaded,
-- indexes built and extra's created.
-- ----
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测试数据加载完毕。
- 运行测试
运行 bin/runBenchmark.sh 来开始压力测试。
提示
运行 BenchmarkSQL 压测时，OSCollector 组件需要用到 Python 2.x，因此还需要先安装 Python 2.x（执行
yum install -y python2）。如果设置的 terminals 参数值较大的话，也就是压测并发数较大时，可能比较容易发生行锁等待超时，这时可以适当加大 GreatSQL 中的
innodb_lock_wait_timeout参数值（例如SET GLOBAL innodb_lock_wait_timeout = 60）。
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
$ ./runBenchmark.sh ./props.greatsql
[main] INFO jTPCC : Term-00,
[main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
[main] INFO jTPCC : Term-00, BenchmarkSQL v5.0
[main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
[main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2003, Raul Barbosa
[main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2004-2016, Denis Lussier
[main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2016, Jan Wieck
[main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
[main] INFO jTPCC : Term-00,
[main] INFO jTPCC : Term-00, db=mysql
[main] INFO jTPCC : Term-00, driver=com.mysql.jdbc.Driver
[main] INFO jTPCC : Term-00, conn=jdbc:mysql://localhost:3306/bmsql
[main] INFO jTPCC : Term-00, user=bmsql
...
[main] INFO jTPCC : Term-00, copied ./props.greatsql to my_result_2024-08-16_095115/run.properties
[main] INFO jTPCC : Term-00, created my_result_2024-08-16_095115/data/runInfo.csv for runID 9
[main] INFO jTPCC : Term-00, writing per transaction results to my_result_2024-08-16_095115/data/result.csv
[main] INFO jTPCC : Term-00, osCollectorScript=./misc/os_collector_linux.py
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Term-00, Running Average tpmTOTAL: 421384.59 Current tpmTOTAL: 83449452 Memory Usage: 1814MB / 3135MB
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00,
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00,
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00, Measured tpmC (NewOrders) = 189675.86
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00, Measured tpmTOTAL = 421368.54
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00, Session Start = 2024-08-16 10:40:10
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00, Session End = 2024-08-16 11:10:10
[Thread-15] INFO jTPCC : Term-00, Transaction Count = 12641575
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上述测试结果中
Measured tpmC (NewOrders)，表示每分钟执行的事务数（只统计NewOrders事务）。Measured tpmTOTAL，表示每分钟平均执行事务数（所有事务）。Transaction Count，表示总事务数。
最终的性能测试结果是以 Measured tpmTOTAL 指标为准，也即通常所说的 tpmC（平均每分钟事务数）。
- 清理数据库
测试完成后，运行 bin/unDatabaseDestroy.sh 来清理测试数据库。
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
$ ./runDatabaseDestroy.sh ./props.greatsql
# ------------------------------------------------------------
# Loading SQL file ./sql.mysql/tableDrops.sql
# ------------------------------------------------------------
Loading class `com.mysql.jdbc.Driver'. This is deprecated. The new driver class is `com.mysql.cj.jdbc.Driver'. The driver is automatically registered via the SPI and manual loading of the driver class is generally unnecessary.
drop table bmsql_config;
drop table bmsql_new_order;
drop table bmsql_order_line;
drop table bmsql_oorder;
drop table bmsql_history;
drop table bmsql_customer;
drop table bmsql_stock;
drop table bmsql_item;
drop table bmsql_district;
drop table bmsql_warehouse;
drop sequence bmsql_hist_id_seq;
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§ 4. 查看结果
测试完成后，会生成测试结果文件，包括事务吞吐量、延迟、CPU 和内存使用情况等信息。
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
$ ls -ltr | grep my_result
drwxr-xr-x 3 root root 40 Aug 16 09:51 my_result_2024-08-16_095115
$ cd my_result_2024-08-16_095115
$ ls -l
drwxr-xr-x. 2 root root 103 Aug 16 10:10 data
-rw-r--r--. 1 root root 1002 Aug 16 10:10 run.properties
$ ls -l data/
-rw-r--r--. 1 root root 15910 Aug 16 10:15 blk_md127.csv
-rw-r--r--. 1 root root 15268 Aug 16 10:15 net_em1.csv
-rw-r--r--. 1 root root 35529136 Aug 16 10:15 result.csv
-rw-r--r--. 1 root root 218 Aug 16 10:10 runInfo.csv
-rw-r--r--. 1 root root 34612 Aug 16 10:15 sys_info.csv
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可以利用 run/generateReport.sh 生成图形化测试报告。
在此之前，需要先安装 R 语言运行环境。
yum install -y epel-release
yum makecache
yum install -y R
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生成测试报告：
$ cd /usr/local/benchmarksql-5.0/run
$ ./generateReport.sh ./my_result_2024-08-16_104010
Generating my_result_2024-08-16_104010/tpm_nopm.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/latency.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/cpu_utilization.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/dirty_buffers.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/blk_md127_iops.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/blk_md127_kbps.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/net_em1_iops.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/net_em1_kbps.png ... OK
Generating my_result_2024-08-16_104010/report.html ... OK
$ ls my_result_2024-08-16_104010/
blk_md127_iops.png cpu_utilization.png dirty_buffers.png net_em1_iops.png report.html tpm_nopm.png
blk_md127_kbps.png data latency.png net_em1_kbps.png run.properties
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之后就可以在浏览器中打开测试报告了，就像这样：
§ 总结
BenchmarkSQL 是一个强大且灵活的工具，用于评估数据库系统在 OLTP 场景下的性能。通过正确配置和优化，你可以得到数据库在特定工作负载下的详尽性能报告，这对于性能调优和容量规划非常有帮助。
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