Srovnávání spravovaných cloudových řešení PostgreSQL:Část druhá – Amazon RDS

Toto je druhá část vícesérií Benchmarking Managed PostgreSQL Cloud Solutions . V části 1 jsem představil přehled dostupných nástrojů, diskutoval jsem o důvodu použití procedury AWS Benchmark pro Auroru a také verze PostgreSQL, které mají být použity, a zkontroloval jsem Amazon Aurora PostgreSQL 10.6.

V této části poběží pgbench a sysbench proti Amazon RDS pro PostgreSQL 11.1. V době psaní tohoto článku je nejnovější verze PostgreSQL 11.2 vydaná asi před měsícem.

Stojí za to se na chvíli zastavit a rychle si prohlédnout verze PostgreSQL aktuálně dostupné v cloudu:

• Amazon Aurora PostgreSQL 10.6
• Amazon RDS pro PostgreSQL 11.1
• Google Cloud SQL pro PostgreSQL 9.6
• Microsoft Azure PostgreSQL 10.5

Amazon je opět vítězem se svou nabídkou RDS tím, že poskytuje nejnovější verzi PostgreSQL. Jak bylo oznámeno na fóru RDS, AWS zpřístupnilo PostgreSQL 11.1 13. března, což jsou čtyři měsíce po vydání komunity.

Nastavení prostředí

Několik poznámek o omezeních souvisejících s nastavením prostředí a spuštěním benchmarku, body, které byly podrobněji probrány během části 1 této série:

• Žádné změny výchozího nastavení GUC poskytovatele cloudu.
• Připojení jsou omezena na maximálně 1 000, protože oprava AWS pro pgbench nebyla aplikována čistě. V souvislosti s tím jsem si musel stáhnout opravu časování AWS z tohoto příspěvku pgsql-hackers, protože již nebyl dostupný na odkazu uvedeném v průvodci.
• Pro instanci klienta musí být povolena funkce Enhanced Networking.
• Databáze neobsahuje repliku.
• Úložiště databáze není šifrováno.
• Klient i cílová instance jsou ve stejné zóně dostupnosti.

Nejprve nastavte klienta a instance databáze:

• Klient je na vyžádání instance r4.8xlarge EC2:
  • vCPU:32 (16 jader x 2 vlákna/jádro)
  • RAM:244 GiB
  • Úložiště:Optimalizováno EBS
  • Síť:10 Gigabit
  Konfigurace instance klienta
• DB Cluster je na vyžádání db.r4.2xlarge:
  • vCPU:8
  • RAM:61GiB
  • Úložiště:Optimalizováno EBS
  • Síť:maximální šířka pásma 1 750 Mb/s při připojení až 10 Gb/s
  Konfigurace instance databáze

Dále nainstalujte a nakonfigurujte nástroje pro srovnávání, pgbench a sysbench, podle pokynů v příručce Amazon.

Posledním krokem při přípravě prostředí je konfigurace parametrů připojení PostgreSQL. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je inicializace proměnných prostředí v .bashrc. Také musíme nastavit cesty k binárním souborům a knihovnám PostgreSQL:

exportovat PGHOST=benchmark.ctfirtyhadgr.us-east-1.rds.amazonaws.com

export PGHOST=benchmark.ctfirtyhadgr.us-east-1.rds.amazonaws.com
export PGUSER=postgres
export PGPASSWORD=postgres
export PGDATABASE=postgres
export PATH=$PATH:/usr/local/pgsql/bin
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/pgsql/lib
Verify that everything is in place:
[[email protected] ~]# psql --version
psql (PostgreSQL) 11.1
[[email protected] ~]# pgbench --version
pgbench (PostgreSQL) 11.1
[[email protected] ~]# sysbench --version
sysbench 0.5

Spuštění srovnávacích testů

pgench

Nejprve inicializujte databázi pgbench.

[[email protected] ~]# pgbench -i --fillfactor=90 --scale=10000

Proces inicializace nějakou dobu trvá a během běhu vygeneroval následující výstup:

dropping old tables...
NOTICE:  table "pgbench_accounts" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_branches" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_history" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_tellers" does not exist, skipping
creating tables...
generating data...
100000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.06 s, remaining 599.79 s)
200000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.15 s, remaining 739.16 s)
300000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.22 s, remaining 742.21 s)
400000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.33 s, remaining 814.64 s)
500000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.41 s, remaining 825.82 s)
600000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.51 s, remaining 854.13 s)
700000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 0.66 s, remaining 937.01 s)
800000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 1.52 s, remaining 1897.42 s)
900000 of 1000000000 tuples (0%) done (elapsed 1.66 s, remaining 1840.08 s)

...

500600000 of 1000000000 tuples (50%) done (elapsed 814.78 s, remaining 812.83 s)
500700000 of 1000000000 tuples (50%) done (elapsed 814.81 s, remaining 812.53 s)
500800000 of 1000000000 tuples (50%) done (elapsed 814.83 s, remaining 812.23 s)
500900000 of 1000000000 tuples (50%) done (elapsed 815.11 s, remaining 812.19 s)
501000000 of 1000000000 tuples (50%) done (elapsed 815.20 s, remaining 811.94 s)

...

999200000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.02 s, remaining 1.32 s)
999300000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.17 s, remaining 1.15 s)
999400000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.20 s, remaining 0.99 s)
999500000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.23 s, remaining 0.82 s)
999600000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.26 s, remaining 0.66 s)
999700000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.28 s, remaining 0.49 s)
999800000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.51 s, remaining 0.33 s)
999900000 of 1000000000 tuples (99%) done (elapsed 1645.77 s, remaining 0.16 s)
1000000000 of 1000000000 tuples (100%) done (elapsed 1646.03 s, remaining 0.00 s)
vacuuming...
creating primary keys...
total time: 5538.86 s (drop 0.00 s, tables 0.01 s, insert 1647.08 s, commit 0.03 s, primary 1251.60 s, foreign 0.00 s, vacuum 2640.14 s)
done.

Po dokončení této části ověřte, zda byla databáze PostgreSQL naplněna. Pro vrácení velikosti databáze PostgreSQL lze použít následující zjednodušenou verzi dotazu na využití disku:

SELECT
   d.datname AS Name,
   pg_catalog.pg_get_userbyid(d.datdba) AS Owner,
   pg_catalog.pg_size_pretty(pg_catalog.pg_database_size(d.datname)) AS SIZE
FROM pg_catalog.pg_database d
WHERE d.datname = 'postgres';

…a výstup:

  name   |  owner   |  size
----------+----------+--------
postgres | postgres | 160 GB
(1 row)

Po dokončení všech příprav můžeme spustit test pgbench pro čtení/zápis:

[[email protected] ~]# pgbench --protocol=prepared -P 60 --time=600 --client=1000 --jobs=2048

Po 10 minutách dostaneme výsledky:

starting vacuum...end.
progress: 60.0 s, 878.3 tps, lat 1101.258 ms stddev 339.491
progress: 120.0 s, 885.2 tps, lat 1132.301 ms stddev 292.551
progress: 180.0 s, 656.3 tps, lat 1522.102 ms stddev 666.017
progress: 240.0 s, 436.8 tps, lat 2277.140 ms stddev 524.603
progress: 300.0 s, 742.2 tps, lat 1363.558 ms stddev 578.541
progress: 360.0 s, 866.4 tps, lat 1146.972 ms stddev 301.861
progress: 420.0 s, 878.2 tps, lat 1143.939 ms stddev 304.396
progress: 480.0 s, 872.7 tps, lat 1139.892 ms stddev 304.421
progress: 540.0 s, 881.0 tps, lat 1132.373 ms stddev 311.890
progress: 600.0 s, 729.3 tps, lat 1366.517 ms stddev 867.784
transaction type: <builtin: TPC-B (sort of)>
scaling factor: 10000
query mode: prepared
number of clients: 1000
number of threads: 1000
duration: 600 s
number of transactions actually processed: 470582
latency average = 1274.340 ms
latency stddev = 544.179 ms
tps = 782.084354 (including connections establishing)
tps = 783.610726 (excluding connections establishing)

sysbench

Prvním krokem je přidání některých dat:

sysbench --test=/usr/local/share/sysbench/oltp.lua \
      --pgsql-host=aurora.cluster-ctfirtyhadgr.us-east-1.rds.amazonaws.com \
      --pgsql-db=postgres \
      --pgsql-user=postgres \
      --pgsql-password=postgres \
      --pgsql-port=5432 \
      --oltp-tables-count=250\
      --oltp-table-size=450000 \
      prepare

Příkaz vytvoří 250 tabulek, každá tabulka má 2 indexy:

sysbench 0.5:  multi-threaded system evaluation benchmark

Creating table 'sbtest1'...
Inserting 450000 records into 'sbtest1'
Creating secondary indexes on 'sbtest1'...
Creating table 'sbtest2'...
...
Creating table 'sbtest250'...
Inserting 450000 records into 'sbtest250'
Creating secondary indexes on 'sbtest250'...

Podívejme se na indexy:

postgres=> \di
                        List of relations
Schema |         Name          | Type  |  Owner   |      Table
--------+-----------------------+-------+----------+------------------
public | k_1                   | index | postgres | sbtest1
public | k_10                  | index | postgres | sbtest10
public | k_100                 | index | postgres | sbtest100
public | k_101                 | index | postgres | sbtest101
public | k_102                 | index | postgres | sbtest102
public | k_103                 | index | postgres | sbtest103

...

public | k_97                  | index | postgres | sbtest97
public | k_98                  | index | postgres | sbtest98
public | k_99                  | index | postgres | sbtest99
public | pgbench_accounts_pkey | index | postgres | pgbench_accounts
public | pgbench_branches_pkey | index | postgres | pgbench_branches
public | pgbench_tellers_pkey  | index | postgres | pgbench_tellers
public | sbtest100_pkey        | index | postgres | sbtest100
public | sbtest101_pkey        | index | postgres | sbtest101
public | sbtest102_pkey        | index | postgres | sbtest102
public | sbtest103_pkey        | index | postgres | sbtest103
public | sbtest104_pkey        | index | postgres | sbtest104
public | sbtest105_pkey        | index | postgres | sbtest105

...

public | sbtest97_pkey         | index | postgres | sbtest97
public | sbtest98_pkey         | index | postgres | sbtest98
public | sbtest99_pkey         | index | postgres | sbtest99
public | sbtest9_pkey          | index | postgres | sbtest9
(503 rows)

Vypadá to dobře...pro spuštění testu stačí spustit:

sysbench --test=/usr/local/share/sysbench/oltp.lua \
      --pgsql-host=aurora.cluster-ctfirtyhadgr.us-east-1.rds.amazonaws.com \
      --pgsql-db=postgres \
      --pgsql-user=postgres \
      --pgsql-password=postgres \
      --pgsql-port=5432 \
      --oltp-tables-count=250 \
      --oltp-table-size=450000 \
      --max-requests=0 \
      --forced-shutdown \
      --report-interval=60 \
      --oltp_simple_ranges=0 \
      --oltp-distinct-ranges=0 \
      --oltp-sum-ranges=0 \
      --oltp-order-ranges=0 \
      --oltp-point-selects=0 \
      --rand-type=uniform \
      --max-time=600 \
      --num-threads=1000 \
      run

Upozornění:

Úložiště RDS není „elastické“, což znamená, že úložný prostor přidělený při vytváření instance musí být dostatečně velký, aby se vešel do množství dat generovaných během benchmarku, jinak RDS selže s:

FATAL: PQexec() failed: 7 PANIC:  could not write to file "pg_wal/xlogtemp.29144": No space left on device
server closed the connection unexpectedly
        This probably means the server terminated abnormally
        before or while processing the request.

FATAL: failed query: COMMIT
FATAL: failed to execute function `event': 3
WARNING:  terminating connection because of crash of another server process
DETAIL:  The postmaster has commanded this server process to roll back the current transaction and exit, because another server process exited abnormally and possibly corrupted shared memory.
HINT:  In a moment you should be able to reconnect to the database and repeat your command.
WARNING:  terminating connection because of crash of another server process

Velikost úložiště lze zvětšit bez zastavení databáze, nicméně růst z 200 GiB na 500 GiB mi zabral asi 30 minut:

A zde jsou výsledky testu sysbench:

sysbench 0.5:  multi-threaded system evaluation benchmark

Running the test with following options:
Number of threads: 1000
Report intermediate results every 60 second(s)
Random number generator seed is 0 and will be ignored

Forcing shutdown in 630 seconds

Initializing worker threads...

Threads started!

[  60s] threads: 1000, tps: 1070.40, reads: 0.00, writes: 4309.35, response time: 1808.81ms (95%), errors: 0.02, reconnects:  0.00
[ 120s] threads: 1000, tps: 889.68, reads: 0.00, writes: 3575.35, response time: 1951.12ms (95%), errors: 0.02, reconnects:  0.00
[ 180s] threads: 1000, tps: 574.57, reads: 0.00, writes: 2320.62, response time: 3936.73ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 240s] threads: 1000, tps: 232.10, reads: 0.00, writes: 928.43, response time: 10994.37ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 300s] threads: 1000, tps: 242.40, reads: 0.00, writes: 969.60, response time: 9412.39ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 360s] threads: 1000, tps: 257.73, reads: 0.00, writes: 1030.98, response time: 8833.64ms (95%), errors: 0.02, reconnects:  0.00
[ 420s] threads: 1000, tps: 264.65, reads: 0.00, writes: 1036.60, response time: 9192.42ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 480s] threads: 1000, tps: 278.07, reads: 0.00, writes: 1134.27, response time: 7133.76ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 540s] threads: 1000, tps: 250.40, reads: 0.00, writes: 1001.53, response time: 9628.97ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
[ 600s] threads: 1000, tps: 249.97, reads: 0.00, writes: 996.92, response time: 10724.58ms (95%), errors: 0.00, reconnects:  0.00
OLTP test statistics:
   queries performed:
      read:                            0
      write:                           1038401
      other:                           519199
      total:                           1557600
   transactions:                        259598 (428.59 per sec.)
   read/write requests:                 1038401 (1714.36 per sec.)
   other operations:                    519199 (857.18 per sec.)
   ignored errors:                      3      (0.00 per sec.)
   reconnects:                          0      (0.00 per sec.)

General statistics:
   total time:                          605.7086s
   total number of events:              259598
   total time taken by event execution: 602999.7582s
   response time:
         min:                                 55.02ms
         avg:                               2322.82ms
         max:                              13133.36ms
         approx.  95 percentile:            8400.39ms

Threads fairness:
   events (avg/stddev):           259.5980/3.20
   execution time (avg/stddev):   602.9998/2.77

Srovnávací metriky

Metriky lze zachytit pomocí monitorovacích nástrojů AWS CloudWatch a Performance Insights. Zde několik ukázek pro zvědavce:

Výsledky

Závěr

Navzdory tomu, že běží PostgreSQL verze 10.6, Amazon Aurora jasně překonává RDS, která je ve verzi 11.1, a to není žádné překvapení. Podle Aurora FAQs Amazon zašel hodně daleko, aby zlepšil celkový výkon databáze, který byl postaven na přepracovaném úložišti.

Další v řadě

Další část bude o Google Cloud SQL pro PostgreSQL.