MySQL分库分表中间件-RadonDB性能测试

背景介绍

本次测试使用Radon v1.0.8版本

Radon v1.0.8
 
https://github.com/radondb/radon/releases
 


 
feature: support partition list (#491 @andyli029)
 
feature: support time type conversion to numeric type (#455 @zhyass)
 
feature: reshard single table to the partition table (#436 @andyli029)
 
feature: 'set autocommit=0' auto txn begin (#298 @andyli029)
 
feature: improve syntax used in create table and keep consistent with MySQL (#190 @hustjieke)
 
feature: attaching one mysql as Radon’s backend (#399 @andyli029)
 
feature: porting code radon-shift to be a base library in vendor (#440 @hustjieke)
 
feature: More detailed and limited privilege (#470 @hustjieke)
 
refactoring: refactoring code about planner (#480 @zhyass)
 

这里面有两个比较诱人的功能，

1. 支持原来没有分区的表(Single table)直接alter成partiton table，
2. 可以直接attch到一个后端的MySQL节点加入到Radon中，让Radon提供连接池的功能。这两个属于比较诱人的功能，让开发人员更加灵活的使用radon，这块在功能测试中讲解。这两项功能参考： 快速实现wordpress迁移到RadonDB上

了解一个产品，从性能测试下手是最好的方法，这里就是针对金融级MySQL解决方案RadonDB中的核心组件Radon进行一次性能测试。

测试目的

1. 了解Radon在常规硬件下性能指标大概情况
2. 分析性能瓶颈及应对方法
3. 理解RadonDB的最佳扩容方法
4. 了解Radon的最佳使用场景

基本环境介绍

特别说明： 本次测试基本青云公有云环境测试。

全部节点选用：专业增强型 16核16G内存，数据库节点选用：SSD企业级 600G空间。这个级别的硬件环境基本上跑NewSQL产品都跑不起来，这个测试也是给想使用MySQL分布式（分库分表），又不想在硬件上花非常大投入的朋友一个参考。

基本环境如下：

环境部署问题可以参考：利用RadonDB实现MySQL分库分表这里为了简化环境，MySQL都是单点对外提供服务没在做高可用，本次测试也主要为了测试Radon。

Radon中添加后面存储节点

curl -i -H 'Content-Type: application/json' -X POST -d  \'{"name": "backend1", "address": "192.168.0.3:3306", \"user":"wubx", "password": "wubxwubx", "max-connections"\:600}' http://127.0.0.1:8080/v1/radon/backend
curl -i -H 'Content-Type: application/json' -X POST -d\'{"name": "backend2", "address": "192.168.0.4:3306", \"user":"wubx", "password": "wubxwubx",\"max-connections":600}' \http://127.0.0.1:8080/v1/radon/backend

这里只是为了测试Radon的性能问题，所以没有按官方的要求部署后面的MySQL Plus(xenon)，如果对于后面MySQL Plus部署有兴趣的，可以参考 利用RadonDB实现MySQL分库分表 中Xenon的部署。

测试方法

本次测试利用官方标准的sysbench测试：https://github.com/akopytov/sysbench 为了测试Radon的性能，对于MySQL后面的数据采用了较小的数据集：10表，每张表100万的数据集，争取数据全部在MySQL的Buffer Pool缓存命中请求。测试 。

sysbench /usr/local/share/sysbench/oltp_read_write.lua  \
 
 --mysql-host=$DBIP \
 
 --mysql-port=$DBPORT \
 
 --mysql-user=$DBUSER \
 
 --mysql-password=$DBPASSWD \
 
 --mysql-db=$DBNAME \
 
 --tables=$TBLCNT \
 
 --table-size=$ROWS \
 
 --report-interval=$REPORT_INTERVAL \
 
 --threads=${thread} \
 
 --reconnect=0 \
 
 --db-ps-mode=disable \
 
 --skip_trx=1 \
 
 --auto_inc=0 \
 
 --time=$DURING run >> ${rounddir}/sysbench_${thread}.log
 

脚本设计思路

1. 使用Sysbench的自增产生数据，避免使用MySQL内的自增。如果使用MySQL内的自增，数据生成不可能重现，对于Radon中的如果没显式对自增列声明值，会利用当前的时间戳生成一个bigint的值。
2. sysbench中是显式事务模型了，生产环境用的比较少，一般利用MySQL的自动提交进行测试。遇到 1062 Duplicate entry：https://github.com/akopytov/sysbench/issues/23 ,作者给的建议是忽略该错误。我这里处理办法，修改oltpcommon.lua中 stetdefs中 INSERT INTO 更改为：REPLACE INTO。
3. 生成一批数据压测两轮。

测试数据收集

测试模型

基于主键的增删改查

  -- execute_point_selects:主键等值查询
SELECT c FROM sbtest%u WHERE id=?
-- execute_index_updates
UPDATE sbtest%u SET k=k+1 WHERE id=?
--  execute_non_index_updates()
UPDATE sbtest%u SET c=? WHERE id=?
-- execute_delete_inserts()
DELETE FROM sbtest%u WHERE id=?
INSERT INTO sbtest%u (id, k, c, pad) VALUES (?, ?, ?, ?)

主键混合全量操作

含基于主键的增删改查，同时增加了
--  execute_simple_ranges()  基于主键的区间查询
SELECT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ?
--  execute_sum_ranges() 基于主键区间的统计
SELECT SUM(k) FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ?
--  execute_order_ranges()  简单的范围查询
SELECT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ? \
ORDER BY c
--  execute_distinct_ranges() 排序+去重范围查询
SELECT DISTINCT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? \
AND ? ORDER BY c

对Radon进行配置调整实现8，32， 64个子表的式测试。

在8，32，64个子表的情况下，分别进行了基于主键的等值操作，基于主键的等值和区间，聚合，排序（全量）操作

基于主键等值增删改查

数据图形展示

主键混合全量操作

数据图形展示

数据分析

基于主键的等值查询

从基于主键的等值操作来看Radon的性能相当可观， 在16C16G内存的机器上可以跑到将近8万的QPS，近6千TPS，每个TPS中包含5条SQL操作。大概的SQL操作：

-- execute_point_selects:主键等值查询
 
SELECT c FROM sbtest%u WHERE id=?
 
-- execute_index_updates
 
UPDATE sbtest%u SET k=k+1 WHERE id=?
 
--  execute_non_index_updates()
 
UPDATE sbtest%u SET c=? WHERE id=?
 
-- execute_delete_inserts()
 
DELETE FROM sbtest%u WHERE id=?
 
INSERT INTO sbtest%u (id, k, c, pad) VALUES (?, ?, ?, ?)
 

基于400个链接压测图形对比：

从图形上看Radon在基于主键（拆分键）等值查询中性能区别不大。我们再来看一下，整体系统资源使用情况（因为这里对于内存和IO压力不大，不在展示，SSD企业级云盘性能不错）：

8分片时资源使用情况基于8个子表的主键等值操作资源使用情况（MySQL节点选择MySQL03）：

基于64个子表的主建等值操作资源使用情况（MySQL节点选择MySQL04）

从整体上看Radon的CPU使用在75%左右，网卡流量接近200M，后端MySQL的CPU使用在65%左右，网卡流程100M左右，MySQL上单节点的QPS接近4万左右和Sysbench测试最终的QPS接近。从连接数据400，500， 600， 900 四个级别的连接数压测来看，连接数据上升，性能没有太多的提升，反而响应时间延时比较明显。但可以看到MySQL没有随着Radon的连接数上升出现CPU的升高的现象。

基于该测试可以了解到：

• Radon在基于拆分键（默认按id进行hash拆分）情况下，性能表现比较好，对于资源使用上，需要较多的CPU，但不会使用太多内存。
• Radon有较好的连接池保护功能，随着连接数上升，不会把后面的MySQL压垮
• Radon本身的分库分表后，在基于分区键的等值类查询方面非常高效。

基于主键的等值区间全量查询

从基于主键的等值+区间类操作来看Radon的性能表现有点比较差， 在16C16G内存的机器上可以跑到将近4万的QPS，近2千多一点的TPS，每个TPS中包含9条SQL操作，随着分表数量增多后性能更差。大概的SQL操作：

-- execute_point_selects:主键等值查询
 
SELECT c FROM sbtest%u WHERE id=?
 
-- execute_index_updates
 
UPDATE sbtest%u SET k=k+1 WHERE id=?
 
--  execute_non_index_updates()
 
UPDATE sbtest%u SET c=? WHERE id=?
 
-- execute_delete_inserts()
 
DELETE FROM sbtest%u WHERE id=?
 
REPLACE INTO sbtest%u (id, k, c, pad) VALUES (?, ?, ?, ?)
 


 
----------以下SQL在Radon中执行性能和分表数量有关-------------
 
--  execute_simple_ranges()  基于主键的区间查询
 
    SELECT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ? 
 
--  execute_sum_ranges()  基于主键区间的统计
 
    SELECT SUM(k) FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ?
 
--  execute_order_ranges()  简单的范围查询
 
    SELECT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ? ORDER BY c
 
--  execute_distinct_ranges() 排序+去重范围查询
 
    SELECT DISTINCT c FROM sbtest%u WHERE id BETWEEN ? AND ? ORDER BY c
 

从收集到数据，400个连接数对比：

从图形上看随着分片数量上升级后性能反而是下降的。为什么会这样呢？我们再来看一下系统资源使用情况，这里因为图形较多，我们这里只获取Radon机器和其中一个Backend的一些资源使用情况来做分析：

基于8个子表的全量请求操作：

基于64个子表的全量请求操作：

从资源使用上看， 随着分表数量增加后，在请求不变的情况下后端MySQL的CPU基本达到100%，后端MySQL已经达到性能瓶颈。再来对比一下Radon和MySQL上看到QPS：

从测试脚本中了解到该测试每个TPS相当于比原来基于主键操作的TPS多了4个SQL请求，但实质上后面对于数据库的请求，随着分表的数量增多后呈现倍增多。例如：在分8个子表的情况，每个TPS中会有4个SQL会拆分成：4X8=32个请求， ，拆分成64个子表时每个TPS中4个SQL会拆分成 4*64 = 256个请求，但这类请求中有很多无效的请求，但同样对后面MySQL节点的CPU也是有较大的压力。所有请求在主节点上进行，显的压力较大。

基于该测试可以了解到：

1. 从设计上讲Radon默认是基于Hash的拆分策略，适合在大规模数据写入场景和基于拆分键的等值查询。从实际压测上看，这块表现非常不错。
2. 基于基于hash拆分，对于区间查询和非拆分键的查询，存在请求扩大的问题，这种请求会大量的无效的查询会给后端MySQL节点带来CPU较高的问题（现有业界的中间件都在这样的问题，例如： MyCAT）
3. 后端节点不够多的情况下，不要拆分太多分表，为了应对更多的分表问题，也可以考虑对后端MySQL引入更强劲的CPU,从而获得性能提升。

反思优化实战

假设生产环境我们遇到Radon有性能瓶颈，我们怎么升级呢？在本次测试中使用的16C16G的机器，属于特低端硬件环境。假设对本次环境扩容提升性，进行两种方法尝试：

1. 通过升级Radon机器性能，从原来的16C16G升级到32C64G
2. 给Radon节点增加新的存储节点

提升Radon机器性能

这里把Radon从原来16C16G升级到32C64G内存（现在来看内存不是瓶颈），基于上面的压力模型在升级的机器上压测64个子表的情况下，分别压测基于主键的等值操作和区间类操作。

直接看数据

整体资源使用情况 Radon CPU使用情况

存储节点CPU使用情况

通过数据可以观察可知：

1. 在基于主拆分键等值查询写入情况下，后面的存储节点MySQL CPU还有空闲，没有达到资源限制，通过扩容Radon获取到了不错的性能提升，本次测试大概提升了50%。
2. 在混合操作的中可以看到提升Radon也没有获到性能提升，原因是存储节点MySQL已经达成瓶颈。

扩展后面存储节点数量

Radon在使用32C64G的基础上，把存储节点扩展成为3个16C16G节点

直接看数据

Radon CPU使用情况

存储节点CPU使用情况

通过本次扩容后端节点对比可以看到，扩展后端节点是可以获得不错的性能提升。但通过容降低了响应时间，提高了响应能力。

1、 通过添加节点基于主键的等值操作相对于两个后端MySQL有20%左右提升

2、 对于混合操作有50%左右的提升，但根据观察Radon CPU使用超过65%（基于主键等值操作）， 混合请求时MySQL CPU也接近于100%（这个时间段Radon CPU反而降到50%左右）

从这个测试来看，如果是混合操作较多的情况下，还是需要再扩展一下后端的存储节点，全是等值类操作，可以考虑在提高Radon配置从而获取一个不错的性能。

总结分析

在后端节点CPU还有空闲的情况下（不要超过70%），提高Radon的配置，可以获取不错的性能提升；当后面节点CPU已经达成瓶颈，提升Radon性能可以降低响应时间，但基本没有提升性能的空间。在强劲的Radon配置后面添加存储节点，对于性能提升较大（Radon CPU使用接近于65%就可以考虑提升Radon机器的配置）。

感觉对于Radon如果支持读写分离，让从库节点支持一些读操作，对于区间类查询，估计会有2-3倍的性能提升，期待Radon放出来该功能。

使用RadonDB建议

通过本次压测在16C16G的机器上Radon上获得一个不错的性能指标。另外从部署上看，Radon整体架构也比较简单，而且在性能方面，还不错。整体测试后，觉得Radon适合场景

1. 订单类数据，例如：海量写少量的读取（基于订单号的等值查询）
2. 用户类数据，基于用户Id来操作的场景，少量区间的查询
3. 好友关系类数据等等
4. 海量数据小规模的OLAP（Radon限制了大量数据查询的总行数）

暂不适用场景：

1. 高并发大量区间类，聚合类，排序类，大数据量的join操作场景（如果要使用这块功能，对于Radon的内存也有较大的需求）
2. 模糊类查询数据，中文搜索引，目前Radon使用的InnoDB的中文搜索
3. 子查询开发中，估计个把月可以Release，看github issue中在1.0.9版本中释放出来。

Radon使用硬件配置 MySQL服务器使用硬件，对于Radon来讲硬件资源不用太高，可以实现后期慢慢扩容也可以。