sysbench 0.5 性能测试工具使用手册

时间：2022-12-15 10:57:48

1. sysbench 介绍

sysbench是一个模块化的、跨平台、多线程基准测试工具，主要用于评估测试各种不同系统参数 下的数据库负载情况。关于这个项目的详细介绍请看：http://sysbench.sourceforge.net。

它主要包括以下几种方式的测试：

  1. cpu性能
  2. 磁盘io性能
  3. 调度程序性能
  4. 内存分配及传输速度
  5. POSIX线程性能
  6. 数据库性能(OLTP基准测试)

目前sysbench主要支持MySQL，Pgsql和Oracle这3种数据库。

2. 安装sysbench

基于Debain的操作系统，可以直接安装：

sudo apt-get install sysbench

也可以下载源码，然后自己编译安装。

项目主页：http://sysbench.sourceforge.net/
下载地址：http://sourceforge.net/projects/sysbench
文档地址：http://sysbench.sourceforge.net/docs

3. 开始测试

3.1 CPU性能测试

根据官网的介绍可知：CPU测试使用64位整数，测试计算素数直到某个最大值所需要的时间。

sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=20000 run

输出如下：

Maximum prime number checked in CPU test: 200000


Test execution summary:
 total time: 286.5703s
 total number of events: 10000
 total time taken by event execution: 285197.4463
 per-request statistics:
 min: 109.67ms
 avg: 28519.74ms
 max: 36760.02ms
 approx. 95 percentile: 31751.56ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 9.7656/0.81
 execution time (avg/stddev): 278.5131/6.05

我们只需要关心测试的总时间(total time)即可。

CPU性能测试有一个需要注意的地方，上面的测试只使用了一个线程，如果在两个cpu processor不同的电脑上做比较，这是不公平的。公平的做法是指定合理的线程数，如下所示：

sysbench --test=cpu --num-threads=`grep "processor" /proc/cpuinfo | wc -l` \
--cpu-max-prime=200000 run

补充知识：

查看CPU核数的方法

  1. 查看物理cpu个数

     grep "physical id" /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l

  2. 查看核心数量

     grep "core id" /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l

  3. 查看线程数量

     grep "processor" /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l

在sysbench的测试中，--num-threads取值为"线程数量"即可，再大的值没有什么意义，对测试结果也没有什么影响。

3.2 线程(thread)测试

测试线程调度器的性能。对于高负载情况下测试线程调度器的行为非常有用。

sysbench --test=threads --num-threads=64 run

下面是输出结果：

Number of threads: 64

Doing thread subsystem performance test
Thread yields per test: 1000 Locks used: 8
Threads started!
Done.


Test execution summary:
 total time: 4.5845s
 total number of events: 10000
 total time taken by event execution: 291.9995
 per-request statistics:
 min: 0.76ms
 avg: 29.20ms
 max: 152.71ms
 approx. 95 percentile: 71.11ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 156.2500/5.81
 execution time (avg/stddev): 4.5625/0.02

说实话，我也不怎么会分析这个测试结果，网上搜了半天也没有搜到，几乎所有的资料都是简单的罗列出测试结果， 也不告诉我们应该怎么分析，实在是太不照顾新手了。 我自己是通过（total time:）判断线程调度的性能的，下面是我在服务器上运行这个测试的输出：

Number of threads: 64

Doing thread subsystem performance test
Thread yields per test: 1000 Locks used: 8
Threads started!
Done.


Test execution summary:
 total time: 2.4829s
 total number of events: 10000
 total time taken by event execution: 157.3468
 per-request statistics:
 min: 0.21ms
 avg: 15.73ms
 max: 166.69ms
 approx. 95 percentile: 119.14ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 156.2500/22.25
 execution time (avg/stddev): 2.4585/0.02

可以看到total time 比在我自己电脑上少了一半，服务器的线程调度肯定比普通电脑快多了。

3.3 互斥锁(mutex)

测试互斥锁的性能，方式是模拟所有线程在同一时刻并发运行，并都短暂请求互斥锁。

sysbench --test=mutex --num-threads=16 --mutex-num=2048 \
--mutex-locks=1000000 --mutex-loops=5000 run

输出结果如下：

Number of threads: 16

Doing mutex performance test
Threads started!
Done.


Test execution summary:
 total time: 3.6123s
 total number of events: 16
 total time taken by event execution: 57.6636
 per-request statistics:
 min: 3580.79ms
 avg: 3603.98ms
 max: 3610.94ms
 approx. 95 percentile: 10000000.00ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 1.0000/0.00
 execution time (avg/stddev): 3.6040/0.01

为了不误导别人，我就不解释各参数的含义了，可以请参考这里。

3.4 内存测试

内存测试测试了内存的连续读写性能。

sysbench --test=memory --memory-block-size=8K --memory-total-size=2G --num-threads=16 run

上面这条语句指定了整个测试过程中，传输2G的数据量，每个block的大小为8K(大写的K)。 测试结果如下所示，我们最关心的是吞吐量(8030.45MB/sec)，和后面的磁盘io 测试结果比较可知，内存的连续读写比磁盘的连续读写快十几倍。

Number of threads: 16

Doing memory operations speed test
Memory block size: 8K

Memory transfer size: 2048M

Memory operations type: write
Memory scope type: global
Threads started!
Done.

Operations performed: 262144 (1027897.89 ops/sec)

2048.00 MB transferred (8030.45 MB/sec)


Test execution summary:
 total time: 0.2550s
 total number of events: 262144
 total time taken by event execution: 3.1911
 per-request statistics:
 min: 0.00ms
 avg: 0.01ms
 max: 29.55ms
 approx. 95 percentile: 0.00ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 16384.0000/926.14
 execution time (avg/stddev): 0.1994/0.02

3.5 文件IO基准测试

文件IO(fileio)基准测试可以测试系统在不同IO负载下的性能。这对于比较不同的硬盘驱动器，不同的RAID 卡，不同的RAID 模式，都很有帮助。可以根据测试结果调整IO子系统。文件IO基准测试模拟了很多InnoDB 的IO特性。

测试的第一步是准备(Prepare)阶段，生成测试用到的数据文件，生成的数据文件至少要比内存大。 如果文件中的数据能完全放入内存中，则操作系统 缓存大部分的数据，导致测试结果无法体现IO密集型的工作负载。首先通过下面的命令创建一个数据集：

sysbench --test=fileio --file-total-size=40G prepare

这个命令会在当前工作目录下创建测试文件，后续的运行(run)阶段将通过读写这些文件进行测试。 第二步就是运行(run)阶段，针对不同的IO 类型有不同的测试选项：

  • seqwr 顺序写入
  • seqrewr 顺序重写
  • seqrd 顺序读取
  • rndrd 随机读取
  • rndwr 随机写入
  • rndrw 混合随机读/写

下面的命令运行文件I/O混合随机读/写基准测试：

sysbench --test=fileio --file-total-size=40G --file-test-mode=rndrw\
--init-rng=on --max-time=300 --max-requests=0 run

结果如下：

Extra file open flags: 0
128 files, 240Mb each
30Gb total file size
Block size 16Kb
Number of random requests for random IO: 0
Read/Write ratio for combined random IO test: 1.50
Periodic FSYNC enabled, calling fsync() each 100 requests.
Calling fsync() at the end of test, Enabled.
Using synchronous I/O mode
Doing random r/w test
Threads started!
Time limit exceeded, exiting...
Done.

Operations performed: 15900 Read, 10600 Write, 33842 Other = 60342 Total
Read 248.44Mb Written 165.62Mb Total transferred 414.06Mb (1.3802Mb/sec)
88.33 Requests/sec executed

Test execution summary:
 total time: 300.0074s
 total number of events: 26500
 total time taken by event execution: 164.1563
 per-request statistics:
 min: 0.01ms
 avg: 6.19ms
 max: 315.51ms
 approx. 95 percentile: 15.83ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 26500.0000/0.00
 execution time (avg/stddev): 164.1563/0.00

输出结果中包含了大量的信息。和IO子系统密切相关的包括每秒请求数和总吞吐量。在上述例子中， 每秒请求数是88.33 Requests/sec ， 吞吐量是1.3802Mb/sec 。另外，时间信息也非常有用， 尤其是大约95%的时间分布。这些数据对于评估磁盘性能十分有用。

测试完成以后，运行清除(cleanup)操作删除第一步生成的测试文件。

sysbench --test=fileio --fil-total-size=30G cleanup

3.6 oltp

下面来看最重要也是最复杂的测试————oltp。oltp 基准测试模拟了一个简单的事物处理系统的工作负载。 下面的例子使用的是一张超过百万行记录的表，第一步是先生成这张表：

sysbench --test=oltp --oltp-table-size=1000000 --mysql-db=test \
--mysql-user=root prepare

生成数据只需要上面这条简单的命令即可。这条命令在test 数据库中新建了一个表(sbtest)，并在表中插入了1000000条记录。

对于非默认安装的mysql，需要指定连接到msyql服务器的socket(my.cnf中的socket值)，如下所示：

sysbench --test=oltp --oltp-table-size=1000000 --mysql-user=root \
--mysql-db=test --mysql-socket=/data/ntse/lmx/sysbench/var/mysqld.sock \
prepare

数据加载完成以后就可以开始测试了，这个例子采用了16个线程，测试时长为720秒：

sysbench --test=oltp --oltp-table-size=1000000 --mysql-db=test \
--mysql-user=root --max-time=720 --max-requests=0 \
--num-threads=16 --oltp-test-mode=complex run

与插入记录时一样，如果mysql是非默认安装，还需要指定--mysql-socket的值。

Number of threads: 16

Doing OLTP test.
Running mixed OLTP test
Using Special distribution (12 iterations, 1 pct of values are returned in 75 pct cases)
Using "BEGIN" for starting transactions
Using auto_inc on the id column
Threads started!
Time limit exceeded, exiting...
(last message repeated 15 times)
Done.

OLTP test statistics:
 queries performed:
 read: 26225724
 write: 9366330
 other: 3746532
 total: 39338586
 transactions: 1873266 (2601.71 per sec.)
 deadlocks: 0 (0.00 per sec.)
 read/write requests: 35592054 (49432.47 per sec.)
 other operations: 3746532 (5203.42 per sec.)

Test execution summary:
 total time: 720.0136s
 total number of events: 1873266
 total time taken by event execution: 11506.8251
 per-request statistics:
 min: 2.37ms
 avg: 6.14ms
 max: 400.48ms
 approx. 95 percentile: 14.90ms

Threads fairness:
 events (avg/stddev): 117079.1250/275.62
 execution time (avg/stddev): 719.1766/0.01

如上所示，结果中包含了相当多的信息。其中最有价值的信息如下；

  • 总的事务数
  • 每秒事务数
  • 时间统计信息（最小，平均，最大响应时间，以及95%百分比响应时间）
  • 线程公平性统计信息

最最重要的当然是每秒事务数(2601.71 per sec.)。

oltp 测试注意事项：

  1. --max-requests --max-requests 默认值为10000 ，如果设置了--max-requests 或者使用默认值 ，分析结果的时候主要查看运行时间(total time)，一般情况下，都将--max-requests 赋值为0 ，即不限制请求数量，通过--max-time 来指定测试时长，然后查看系统的每秒事务数。

  2. --oltp-test-mode

    --oltp-test-mode用以指定测试模式，取值有(simeple,complex,nontrx)，默认是complex。不同模式会执行不同的语句。 具体执行语句如下所示：

    1. Simple 这种模式只是简单的执行selec语句。

       SELECT c FROM sbtest WHERE id=N

    2. complex(Advanced transactional) 在事务中，可能包含下列语句。

      • Point queries:

         SELECT c FROM sbtest WHERE id=N

      • Range queries:

         SELECT c FROM sbtest WHERE id BETWEEN N AND M

      • Range SUM() queries:

         SELECT SUM(K) FROM sbtest WHERE id BETWEEN N and M

      • Range ORDER BY queries:

         SELECT c FROM sbtest WHERE id between N and M ORDER BY c

      • Range DISTINCT queries:

         SELECT DISTINCT c FROM sbtest WHERE id BETWEEN N and M ORDER BY c

      • UPDATEs on index column:

         UPDATE sbtest SET k=k+1 WHERE id=N

      • UPDATEs on non-index column:

         UPDATE sbtest SET c=N WHERE id=M

      • DELETE queries:

         DELETE FROM sbtest WHERE id=N

      • INSERT queries:

         INSERT INTO sbtest VALUES (...)

    3. nontrx(Non-transactional) 这种模式包含下列SQL语句。

      • Point queries:

         SELECT pad FROM sbtest WHERE id=N

      • UPDATEs on index column:

         UPDATE sbtest SET k=k+1 WHERE id=N

      • UPDATEs on non-index column:

         UPDATE sbtest SET c=N WHERE id=M

      • DELETE queries:

         DELETE FROM sbtest WHERE id=N

      • INSERT queries:

         INSERT INTO sbtest (k, c, pad) VALUES(N, M, S)

  3. simple 与 --oltp-read-only 的区别

    simple模式和在complex模式下开启read-only选项都只包含select语句。但是 simple 模式只包含最简单的select语句，相反地，complex 模式中，如果我们开启read-only 选项，即--oltp-read-only=on，则会包含复杂的SQL语句。如：

     SELECT SUM(K) FROM sbtest WHERE id BETWEEN N and M
     SELECT DISTINCT c FROM sbtest WHERE id BETWEEN N     and M ORDER BY c

  4. 测试自有的存储引擎

    测试自有的存储引擎需要告诉sysbench，这个存储引擎是否支持事务。

    如下所示：

    • 准备

       sysbench --test=oltp --mysql-table-engine=tnt --mysql-engine-trx=yes \
      --oltp-table-size=100000 --mysql-user=root --mysql-db=test \
      --mysql-socket=/data/ntse/lmx/sysbench/var/mysqld.sock \
       prepare

    • 测试

       sysbench --test=oltp --mysql-table-engine=tnt --mysql-engine-trx=yes \
      --oltp-table-size=100000 --mysql-user=root --mysql-db=test \
      --mysql-socket=/data/ntse/lmx/sysbench/var/mysqld.sock \
      --oltp-test-mode=complex --num-threads=16 --max-time=720 \
      --max-requests=0 run

    • 清除

       sysbench --test=oltp --mysql-table-engine=tnt --mysql-engine-trx=yes \
      --oltp-table-size=100000 --mysql-user=root --mysql-db=test \
      --mysql-socket=/data/ntse/lmx/sysbench/var/mysqld.sock \
       clean

4. sysbench 0.5

4.1 下载安装

  1. 下载

     bzr branch lp:sysbench

  2. 安装依赖库

     sudo apt-get installlibtool

  3. 安装

     tar -zxvf sysbench.tar.gz
     cd sysbench
    ./autogen.sh
    ./configure
     make
    #make install #可选

  4. 开始测试

     cd sysbench/sysbench
    ./sysbench --test=./tests/db/oltp.lua
    --debug=yes \
    --mysql-host=localhost \
    --mysql-socket=PATH/mysqld.sock \
    --mysql-db=test \
    --mysql-table-engine=innodb \
    --mysql-engine-trx=yes \
    --mysql-user=root \
    --max-requests=0 \
    --max-time=60 \
    --num-threads=16 \
    --oltp-table-size=100000 \
    --report-interval=10 [prepare|run|cleanup]

  5. 解释

    • --debug 参数用以打印更加详细的调试信息
    • --report-interval 用以打印中间结果
    • 除了测试oltp，sysbench 0.5还可以进行插入操作的性能测试(insert.lua)，选择操作的性能测试(select.lua)等。
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