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    ：記憶體型（相容Redis 6.0）效能白皮書

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    ：記憶體型（相容Redis 6.0）效能白皮書

    更新時間：Jun 30, 2024

    本文介紹雲原生記憶體資料庫Tair記憶體型（相容Redis 6.0）效能測試的測試環境、測試載入器、測試方法與測試結果。

    產品概述

    Tair記憶體型適合并發量大、讀寫熱點多、對效能要求極高的情境。相比KVStore for Redis社區版，記憶體型主要在下述方面進行了最佳化：

    更多介紹，請參見記憶體型。

    測試環境

    資料庫

    測試環境資訊說明
    地區和可用性區域華北3（張家口）地區，可用性區域A。
    儲存介質記憶體型。
    執行個體版本6.2.1.1
    執行個體架構標準版（雙副本）架構，不啟用叢集，詳情請參見標準架構。
    執行個體規格由於測試結果受規格影響較小，本次測試以4 GB（tair.rdb.4g）規格為例，規格詳情請參見記憶體型執行個體規格。

    測試用戶端

    測試環境資訊說明
    部署壓測工具的裝置Elastic Compute Service執行個體，規格為ecs.g5ne.16xlarge，詳情請參見執行個體規格類型系列。
    地區和可用性區域華北3（張家口）地區，可用性區域A。
    作業系統CentOS 7.2 64位。
    網路與Tair執行個體為相同Virtual Private Cloud，且與Tair執行個體通過專用網路串連。

    測試載入器

    使用開源Redis的redis-benchmark工具進行壓測，它是Redis官方的效能測試工具，可以有效地測試Tair服務的效能。本次測試使用的redis-benchmark工具版本為7.0.6。
    說明 為確保redis-benchmark工具支援--threads參數，自測時推薦使用最新的Redis版本進行編譯，更多資訊請參見Redis開源專案。

    使用方法

    在ECS執行個體下載Redis原始碼，並且編譯產生redis-benchmark檔案，即可開始測試。

    例如測試SET命令的執行效能，測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為64位元組）：
    ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 10000000  -c 256 -t set -d 64 --threads 16
    表 1. 參數說明
    參數說明
    -hTair執行個體的內網串連地址。具體操作，請參見查看串連地址。
    -pTair執行個體的服務連接埠，預設為6379。
    -aTair執行個體的密碼。
    說明 如果使用通過控制台建立的帳號串連Tair，串連密碼格式需為<user>:<password>。例如，帳號名為admin，密碼為Rp829dlwa，則串連Tair時的密碼為admin:Rp829dlwa。
    -c並發的串連數量。
    -n測試的總請求數量，可設定較大的值以持續壓測。
    -t測試的命令，例如GET、SET等。
    -dSET或GET所操作的值的資料大小，單位為位元組（Byte）。
    -r使用的Key的隨機範圍，即使用多少個不同key。
    --threads啟動多線程壓測，並指定線程個數。
    說明 參數的更多資訊，請參見redis-benchmark。

    測試結果

    主要對包括SET、GET等在內的十餘種Redis基礎命令進行效能測試並給出測試單位，且囊括了不同線程數、不同寫入資料大小的情境。

    測試單位

    測試單位說明
    QPS每秒處理的讀寫運算元，單位為次/秒。
    Latency操作的平均延遲分布，單位為毫秒（ms）。
    99th Percentile Latency99%操作延遲，單位為毫秒（ms），指99%操作的最大延遲時間。例如該指標的值為0.5毫秒，表示99%的請求可以在0.5毫秒內被處理。

    String資料結構

    • GET
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t get
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16523907.660.4760.719
      128519363.590.4760.871
      256517027.440.4800.839
      1024487709.720.5090.879
      4096385728.060.6291.319
      說明
      • 讀命令不會受到主備同步和資料持久化的影響，CPU使用率較高。
      • 本次測試在開啟AOF落盤功能下進行，若關閉AOF落盤功能大約還可以提升10%的QPS效能。
    • SET
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t set
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16260642.910.9561.871
      128244758.091.0352.015
      256235128.141.0722.119
      1024173761.951.4622.783
      409666198.863.85766.687
      說明 本次測試在Tair執行個體標準架構上進行，其預設最大頻寬為96 MB/s。大約在Value大小為480位元組、QPS為200000時，測試流量會達到Tair執行個體標準架構的頻寬上限，觸發Tair執行個體的流量控制機制。隨著Value的不斷增大，QPS會快速降低。在實際使用中，若您有更高頻寬需求，您可以選擇叢集架構或讀寫分離架構。
    • MSET
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t mset
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      1666533.603.6379.735
      12866533.603.75612.679
      25670439.073.61014.487
      102438634.906.49797.407
    • INCR
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -t incr
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      無244758.091.0242.879

    List資料結構

    • LPUSH
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t lpush
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16133220.841.9113.943
      128137797.981.8463.831
      256130332.781.9564.087
      1024116400.882.1834.439
      409668101.343.7328.727
    • LPOP
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t lpop
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16122354.092.0844.343
      128122324.162.0854.359
      256113079.532.2394.719
      102474447.233.4197.007
      409674449.073.4107.071
    • RPUSH
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t rpush
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16119875.342.1294.583
      128116391.852.1874.631
      256105148.782.4095.095
      102482674.243.0736.023
      409669683.183.6566.271
    • RPOP
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t rpop
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      16110996.012.2814.919
      128101584.732.5005.287
      25692205.562.7645.783
      102476324.233.3396.759
      409679377.683.2076.267

    Set資料結構

    • SADD
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -t sadd
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      無111020.662.2864.927
    • SPOP
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -t spop
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      無67315.893.7847.847

    Zset資料結構

    • ZADD
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -t zadd
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      無53490.244.7619.799
    • ZPOPMIN
      測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key）：
      ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -t zpopmin
      測試結果：
      Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
      無114163.942.2274.871

    Hash資料結構

    HSET

    測試命令樣本如下（啟動16個線程、256個串連、3000000個Key、Value取值範圍為16位元組）：
    ./src/redis-benchmark -h r-bp1s02ae14mr****.redis.rds.aliyuncs.com -p 6379 -a testaccount:Rp829dlwa -n 3000000 -r 30000000 -c 256 --threads 16 -d 16 -t hset
    測試結果：
    Value長度（位元組）QPS（次/秒）Average Latency（毫秒）99th Percentile Latency（毫秒）
    16108964.122.3275.103
    128111012.432.2935.039
    256108960.162.3365.103
    1024103334.252.4665.143
    409661469.114.1477.263

    總結

    Tair記憶體型基於自研的多線程架構，大幅提升了程式運行QPS，降低了延時，可滿足更高的效能需求，並且極大地豐富了業務的使用情境。