使用YCSB测试mongodb

Posted 2020-08-03 SailorXiao

项目里面需要对mongodb的性能进行测试，看了下网上很多做法都是使用YCSB进行测试，因此开始学习使用YCSB。 

参考资料：

1. YCSB github地址：https://github.com/brianfrankcooper/YCSB 
2. wiki: https://github.com/brianfrankcooper/YCSB/wiki 
3. 安装参考：https://github.com/brianfrankcooper/YCSB/tree/master/mongodb 
4. 之前的一些测试经验：http://www.sdpnosql.net/index.php/archives/3/    http://www.sdpnosql.net/index.php/archives/13/

1 安装

基于参考文档（https://github.com/brianfrankcooper/YCSB/tree/master/mongodb ）安装java，mvn，ycsb 
基本上安装了python（2.7.5版本以上），java（需要是jdk，而不是jre），mvn和ycsb之后就可以了

1.1 YCSB目录结构

安装好YCSB之后，查看YCSB目录如下：

drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 accumulo
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 aerospike
drwxr-xr-x. 2 root root   17 Oct 13 05:03 bin
drwxr-xr-x. 3 root root   56 Oct 10 18:20 binding-parent
-rw-r--r--. 1 root root  877 Oct 10 18:20 BUILD
drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 cassandra
-rw-r--r--. 1 root root 7216 Oct 10 18:20 checkstyle.xml
drwxr-xr-x. 4 root root   60 Oct 13 03:18 core
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 couchbase
drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 distribution
drwxr-xr-x. 4 root root 4096 Oct 10 18:20 doc
drwxr-xr-x. 4 root root   54 Oct 10 18:20 dynamodb
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 elasticsearch
drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 gemfire
drwxr-xr-x. 2 root root   36 Oct 10 18:20 hbase094
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 hbase098
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 hbase10
drwxr-xr-x. 3 root root   43 Oct 10 18:20 hypertable
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 infinispan
drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 jdbc
-rw-r--r--. 1 root root 8082 Oct 10 18:20 LICENSE.txt
drwxr-xr-x. 3 root root   43 Oct 10 18:20 mapkeeper
drwxr-xr-x. 4 root root   59 Oct 13 03:19 mongodb
drwxr-xr-x. 3 root root   43 Oct 10 18:20 nosqldb
-rw-r--r--. 1 root root  479 Oct 10 18:20 NOTICE.txt
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 orientdb
-rw-r--r--. 1 root root 5263 Oct 10 18:20 pom.xml
-rw-r--r--. 1 root root 2033 Oct 10 18:20 README.md
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 redis
drwxr-xr-x. 3 root root   46 Oct 10 18:20 tarantool
drwxr-xr-x. 3 root root   30 Oct 10 18:20 voldemort
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Oct 13 01:09 workloads

这里面有几个目录需要注意下：

bin：
    - 目录下有个可执行的ycsb文件，是个python脚本，是用户操作的命令行接口。ycsb主逻辑是：解析命令行、设置java环境，加载java-libs，封装成可以执行的java命令，并执行

workloads：
    - 目录下有各种workload的模板，可以基于workload模板进行个性化修改

core：
    - 包含ycsb里各种核心实现，比如DB的虚拟类DB.java，各个db子类都要继承该类；还有比如workload抽象类，如果我们要自定义workload实现也需要继承该类

各种DB的目录：
    - 比如mongo，redis等，里面包含了对应测试的源码等。
    - 当ycsb mvn编译后，会在对应的目录下生成target文件，ycsb会加载对应target文件中的class类

2 使用

ycsb在执行的时候，分为两阶段：load阶段 和 transaction阶段

2.1 load阶段

该阶段主要用于构造测试数据，ycsb会基于参数设定，往db里面构造测试需要的数据，如：

./bin/ycsb load mongodb-async -s -P workloads/workloada > outputLoad.txt

mongodb-async

在ycsb中，对于不同的db都有一些选项，比如mongo就有mongodb 和 mongodb-async。 
默认的mongodb表示同步，即load和run使用同步的方式，ycsb会调用mongodb/src底下对应的MongodbClient实现对应的insert/update等操作。如果设置了mongodb-async，ycsb会调用mongodb/src底下对应的AsyncMongoDbClient.java实现

参数设置：

Options:
    -P file        Specify workload file // workload文件
    -cp path       Additional Java classpath entries
    -jvm-args args Additional arguments to the JVM
    -p key=value   Override workload property // 一些设置
    -s             Print status to stderr // 把状态达到stderr中
    -target n      Target ops/sec (default: unthrottled) // 每秒总共操作的次数
    -threads n     Number of client threads (default: 1) // 客户端线程数

参数解读：

-P workload文件

在ycsb的目录下有多种workload，参考：https://github.com/brianfrankcooper/YCSB/wiki/Core-Workloads，我们以workloada举例子 
基础配置：

recordcount=1000     # 总共的操作条数
operationcount=1000  # 总共操作的次数
workload=com.yahoo.ycsb.workloads.CoreWorkload=

readallfields=true  # 在读取的时候，是否需要读取所有字段

readproportion=0.5  # 读取比例
updateproportion=0.5 # update比例
scanproportion=0
insertproportion=0

requestdistribution=zipfian

workloada的负载比较中，read和update类比例为1:1，里面一些设置参数如上，如果我们再设置mongo的时候，还需要再workload中增加对应的mongo配置，如下：

mongodb.url=mongodb://192.168.137.10:34001/ycsb?  # mongodb对应的uri等
mongodb.database=ycsb # 对应的db
mongodb.writeConcern=normal # 写级别

-p选项

-p用于设置一些对应的参数，如果workload中的参数，也可以以-p的方式放在命令行中设置

-s

-s是表示，在运行中，把一些状态打印到stderr中，一般status信息，用于表示在运行中的一些中间状态（比如当前处理了多少请求，还有多少请求等）

-target n

表示1s中总共的操作次数（各个线程加起来的），如果性能不满足，比如最高性能只有100，你设置了1000，那么ycsb会尽量往这个数目去靠近。默认是不做限制

-thread 线程数

设置ycsb client的并发测试线程数，默认是1，单线程，所以再测试的时候，一定要设置这个选项

2.2 transcation阶段

在2.1load数据结束之后，ycsb就可以进行测试了，也就是transaction阶段。在transaction阶段，会基于workload中的比例设置，和线程参数设置进行db的压测。具体参数如上

3 一些自定义操作

由于这次在使用ycsb测试mongodb中主要是为了测试mongodb3.0的性能，同时需要和2.6.9进行对比。而3.0性能写性能大幅度提升是因为锁力度从db锁升级到collection锁。而默认的insert、update操作都是对于同一个collection操作（usertable），没法体现这个优势。 
因此我们需要修改对应的insert、update和read接口实现一次性写多个db。修改如下：

修改mongodb底下的MongoDbClient和AsyncMongoDbClient中关于insert、update、read函数实现
如下：
原来的实现：

public final int update(final String table, final String key,
  final HashMap<String, ByteIterator> values) {
    try {
      final MongoCollection collection = database.getCollection(table);
      final DocumentBuilder query = BuilderFactory.start().add("_id", key);
      final DocumentBuilder update = BuilderFactory.start();
      final DocumentBuilder fieldsToSet = update.push("$set");

      for (final Map.Entry<String, ByteIterator> entry : values.entrySet()) {
        fieldsToSet.add(entry.getKey(), entry.getValue().toArray());
      }
      final long res =
          collection.update(query, update, false, false, writeConcern);
      return res == 1 ? 0 : 1;
    } catch (final Exception e) {
      System.err.println(e.toString());
      return 1;
    }
}

修改后：

public final int update(final String table, final String key, final HashMap<String, ByteIterator> values) {
    // 对原来的update函数做修改，在每次update时都多做几次操作
    int ret = updateOneTable(table, key, values);
    if (ret != 0) {
        return ret;
    }
    
    for (int i = 0; i < TABLE_NUM; ++i) {
        String tableName = table + String.valueOf(i);
        ret = updateOneTable(tableName, key, values);
        if (ret != 0) {
            return ret;
        }
    } 
    
    return 0; 
} 

public final int updateOneTable(final String table, final String key, final HashMap<String, ByteIterator> values) {
    try { 
        final MongoCollection collection = database.getCollection(table);
        final DocumentBuilder query = BuilderFactory.start().add("_id", key);
        final DocumentBuilder update = BuilderFactory.start();
        final DocumentBuilder fieldsToSet = update.push("$set");
        
        for (final Map.Entry<String, ByteIterator> entry : values.entrySet()) { 
            fieldsToSet.add(entry.getKey(), entry.getValue().toArray()); 
        }
 
        final long res = collection.update(query, update, false, false, writeConcern);
        return res == 1 ? 0 : 1; 
    } catch (final Exception e) {
        System.err.println(e.toString()); return 1; 
    } 
} 

其中TABLE_NUM可以根据实际需求进行设置（实际中，我们设置了该值为4，表示一次写5个table）