内存型（兼容Redis 6.0）性能白皮书 -

本文介绍云原生内存数据库Tair内存型（兼容Redis 6.0）性能测试的测试环境、测试工具、测试方法与测试结果。

产品概述

Tair内存型适合并发量大、读写热点多、对性能要求极高的场景。相比云数据库Redis社区版，内存型主要在下述方面进行了优化：

采用多线程模型，性能约为同规格社区版实例的3倍。
提供多种增强型数据结构模块（modules），包括TairString（包含CAS和CAD命令）、TairHash、TairGIS、TairBloom、TairDoc、TairTS、TairCpc、TairZset、TairRoaring、TairVector和TairSearch，业务无需再关心存储的结构和时效性，极大提升业务开发效率。

更多介绍，请参见内存型。

测试环境

数据库


测试环境信息	说明
地域和可用区	华北3（张家口）地域，可用区A。
存储介质	内存型。
实例版本	6.2.1.1
实例架构	标准版（双副本）架构，不启用集群，详情请参见标准架构。
实例规格	由于测试结果受规格影响较小，本次测试以4 GB（tair.rdb.4g）规格为例，规格详情请参见内存型实例规格。

测试客户端


测试环境信息	说明
部署压测工具的设备	云服务器ECS实例，规格为ecs.g5ne.16xlarge，详情请参见实例规格族。
地域和可用区	华北3（张家口）地域，可用区A。
操作系统	CentOS 7.2 64位。
网络	与Tair实例为相同专有网络（VPC），且与Tair实例通过专有网络连接。

测试工具

使用开源Redis的redis-benchmark工具进行压测，它是Redis官方的性能测试工具，可以有效地测试Tair服务的性能。本次测试使用的redis-benchmark工具版本为7.0.6。

说明为确保redis-benchmark工具支持--threads参数，自测时推荐使用最新的Redis版本进行编译，更多信息请参见Redis开源项目。

使用方法

在ECS实例下载Redis源代码，并且编译产生redis-benchmark文件，即可开始测试。

例如测试SET命令的执行性能，测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为64字节）：

./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. 参数说明
参数	说明
-h	Tair实例的内网连接地址。具体操作，请参见查看连接地址。
-p	Tair实例的服务端口，默认为6379。
-a	Tair实例的密码。说明如果使用通过控制台创建的账号连接Tair，连接密码格式需为`<user>:<password>`。例如，账号名为admin，密码为Rp829dlwa，则连接Tair时的密码为`admin:Rp829dlwa`。
-c	并发的连接数量。
-n	测试的总请求数量，可设置较大的值以持续压测。
-t	测试的命令，例如GET、SET等。
-d	SET或GET所操作的值的数据大小，单位为字节（Byte）。
-r	使用的Key的随机范围，即使用多少个不同key。
--threads	启动多线程压测，并指定线程个数。

说明参数的更多信息，请参见redis-benchmark。

测试结果

主要对包括SET、GET等在内的十余种Redis基础命令进行性能测试并给出测试指标，且囊括了不同线程数、不同写入数据大小的场景。

测试指标


测试指标	说明
QPS	每秒处理的读写操作数，单位为次/秒。
Latency	操作的平均延迟分布，单位为毫秒（ms）。
99th Percentile Latency	99%操作延迟，单位为毫秒（ms），指99%操作的最大延迟时间。例如该指标的值为0.5毫秒，表示99%的请求可以在0.5毫秒内被处理。

String数据结构

GET

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	523907.66	0.476	0.719
128	519363.59	0.476	0.871
256	517027.44	0.480	0.839
1024	487709.72	0.509	0.879
4096	385728.06	0.629	1.319

说明

读命令不会受到主备同步和数据持久化的影响，CPU使用率较高。
本次测试在开启AOF落盘功能下进行，若关闭AOF落盘功能大约还可以提升10%的QPS性能。

SET

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	260642.91	0.956	1.871
128	244758.09	1.035	2.015
256	235128.14	1.072	2.119
1024	173761.95	1.462	2.783
4096	66198.86	3.857	66.687

说明本次测试在Tair实例标准架构上进行，其默认最大带宽为96 MB/s。大约在Value大小为480字节、QPS为200000时，测试流量会达到Tair实例标准架构的带宽上限，触发Tair实例的流量控制机制。随着Value的不断增大，QPS会快速降低。在实际使用中，若您有更高带宽需求，您可以选择集群架构或读写分离架构。

MSET
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：
```
./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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
16 66533.60 3.637 9.735
128 66533.60 3.756 12.679
256 70439.07 3.610 14.487
1024 38634.90 6.497 97.407
INCR
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
无 244758.09 1.024 2.879

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	66533.60	3.637	9.735
128	66533.60	3.756	12.679
256	70439.07	3.610	14.487
1024	38634.90	6.497	97.407

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
无	244758.09	1.024	2.879

List数据结构

LPUSH

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	133220.84	1.911	3.943
128	137797.98	1.846	3.831
256	130332.78	1.956	4.087
1024	116400.88	2.183	4.439
4096	68101.34	3.732	8.727

LPOP

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	122354.09	2.084	4.343
128	122324.16	2.085	4.359
256	113079.53	2.239	4.719
1024	74447.23	3.419	7.007
4096	74449.07	3.410	7.071

RPUSH

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	119875.34	2.129	4.583
128	116391.85	2.187	4.631
256	105148.78	2.409	5.095
1024	82674.24	3.073	6.023
4096	69683.18	3.656	6.271

RPOP

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	110996.01	2.281	4.919
128	101584.73	2.500	5.287
256	92205.56	2.764	5.783
1024	76324.23	3.339	6.759
4096	79377.68	3.207	6.267

Set数据结构

SADD
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
无 111020.66 2.286 4.927
SPOP
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
无 67315.89 3.784 7.847

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
无	111020.66	2.286	4.927

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
无	67315.89	3.784	7.847

Zset数据结构

ZADD
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
无 53490.24 4.761 9.799
ZPOPMIN
测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个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
```
测试结果：
Value长度（字节） QPS（次/秒） Average Latency（毫秒） 99th Percentile Latency（毫秒）
无 114163.94 2.227 4.871

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
无	53490.24	4.761	9.799

Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
无	114163.94	2.227	4.871

Hash数据结构

HSET

测试命令示例如下（启动16个线程、256个连接、3000000个Key、Value取值范围为16字节）：

./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

测试结果：


Value长度（字节）	QPS（次/秒）	Average Latency（毫秒）	99th Percentile Latency（毫秒）
16	108964.12	2.327	5.103
128	111012.43	2.293	5.039
256	108960.16	2.336	5.103
1024	103334.25	2.466	5.143
4096	61469.11	4.147	7.263

总结

Tair内存型基于自研的多线程架构，大幅提升了程序运行QPS，降低了延时，可满足更高的性能需求，并且极大地丰富了业务的使用场景。