パフォーマンスに関するホワイトペーパー - ApsaraDB for MongoDB

ApsaraDB for MongoDB は、Apsara 分散システムと高信頼性ストレージエンジンに基づいて開発されており、MongoDB プロトコルと互換性があります。 ApsaraDB for MongoDB は、マルチノードアーキテクチャを使用して高可用性を確保し、弾性スケーリング、ディザスタリカバリ、バックアップとロールバック、パフォーマンス最適化などの機能を提供します。

テスト環境

構成項目	ストレステスト用の ECS インスタンス	物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンス	クラウドディスクを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンス
リージョンとゾーン	杭州ゾーン H	杭州ゾーン H	杭州ゾーン H
ネットワークタイプ	VPC	VPC	VPC
インスタンスファミリー	c6e、パフォーマンスが向上したコンピューティング最適化インスタンスファミリー	汎用および専用	専用
インスタンスタイプ	ecs.c6e.2xlarge (8 コア、16 GB)	さまざまな仕様が利用可能です。詳細については、「テスト結果」をご参照ください。	さまざまな仕様が利用可能です。詳細については、「テスト結果」をご参照ください。
ストレージタイプ	PL1 ESSD	ローカル SSD	PL1 ESSD
ストレージ容量	-	500 GB	500 GB
トポロジー	-	標準レプリカセットインスタンス（3 ノード：1 つのプライマリノード、1 つのセカンダリノード、および 1 つの非表示ノード）	標準レプリカセットインスタンス（3 ノード：1 つのプライマリノード、1 つのセカンダリノード、および 1 つの非表示ノード）
イメージバージョン	Alibaba Cloud Linux 3.2104 LTS 64 ビット	3.10.0-327.ali2017.alios7.x86_64	4.19.81-17.2.al7.x86_64
インスタンスカーネルバージョン	-	MongoDB 4.2 (マイナーバージョン 4.2.13 のベースライン)	MongoDB 4.4 (マイナーバージョン 4.4.1 のベースライン)
整合性	-	デフォルトの読み取り / 書き込みコンサーン	デフォルトの読み取り / 書き込みコンサーン

説明

ECS インスタンスと ApsaraDB for MongoDB インスタンスが同じリージョンとゾーンにデプロイされている場合、ラウンドトリップ時間 (RTT) は約 0.104 ミリ秒です。

テストツール

オープンソースの YCSB 0.17.0 をストレステストに使用します。

説明

YCSB は、複数のデータベースのパフォーマンステストで使用できる Java ツールです。インストールと使用方法の詳細については、「YCSB」をご参照ください。

テスト手順

ECS インスタンスの [プライマリプライベート IP アドレス] を、物理サーバーまたはクラウドディスクを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスのホワイトリストに追加します。詳細については、「インスタンスのホワイトリストを変更する」をご参照ください。
説明
ECS コンソールにログインし、[インスタンスの詳細] ページの [構成情報] セクションで [プライマリプライベート IP アドレス] を表示できます。
ECS インスタンスに接続します。詳細については、「ECS インスタンスに接続する」をご参照ください。
YCSB を使用してテストデータをロードします。
```
./bin/ycsb load mongodb -s -p workload=site.ycsb.workloads.CoreWorkload -p recordcount=1000000 -p mongodb.url="mongodb://test:****@dds-bp13e84d11****.mongodb.rds.aliyuncs.com:3717/admin" -threads 8
```
次のパラメーター値を変更します。
- recordcount=1000000: ApsaraDB for MongoDB インスタンスにロードされるデータレコードの総数。
- mongodb.url="mongodb://test:****@dds-bp13e84d11****.mongodb.rds.aliyuncs.com:3717/admin": ApsaraDB for MongoDB インスタンスのエンドポイント。この例では、データベースアカウントは test、データベースは admin です。
  説明
  ApsaraDB for MongoDB コンソールにログインし、[データベース接続] ページの [内部接続 - VPC] セクションでインスタンスエンドポイントを表示できます。
- threads 8: クライアント上の同時スレッド数。
次のテストコマンドを実行して、パフォーマンステストを実行します。
```
./bin/ycsb run mongodb -s -p workload=site.ycsb.workloads.CoreWorkload -p recordcount=1000000 -p operationcount=5000000 -p insertproportion=0 -p readproportion=50 -p updateproportion=50 -p requestdistribution=zipfian -p mongodb.url="mongodb://test:****@dds-bp13e84d11****.mongodb.rds.aliyuncs.com:3717/admin" -threads 8
```
次のパラメーター値を変更します。
- recordcount=1000000: ApsaraDB for MongoDB インスタンスにロードされるデータレコードの総数。
- operationcount=5000000: 読み取り / 書き込み操作の総数。
- insertproportion=0: ロード操作の比率。
- readproportion=50: 読み取り操作の比率。
- updateproportion=50: 更新操作の比率。
- mongodb.url="mongodb://test:****@dds-bp13e84d11****.mongodb.rds.aliyuncs.com:3717/admin": ApsaraDB for MongoDB インスタンスのエンドポイント。この例では、データベースアカウントは test、データベースは admin です。
  説明
  ApsaraDB for MongoDB コンソールにログインし、[データベース接続] ページの [内部接続 - VPC] セクションでインスタンスエンドポイントを表示できます。
- threads 8: クライアント上の同時スレッド数。

テスト結果

シナリオ

r:w=100:0: 読み取りリクエストと書き込みリクエストの比率は 100:0 です。
r:w=95:5: 読み取りリクエストと書き込みリクエストの比率は 95:5 です。
r:w=50:50: 読み取りリクエストと書き込みリクエストの比率は 50:50 です。
r:w=5:95: 読み取りリクエストと書き込みリクエストの比率は 5:95 です。
r:w=0:100: 読み取りリクエストと書き込みリクエストの比率は 0:100 です。

パラメーター

recordcount: ApsaraDB for MongoDB インスタンスにロードされるデータレコードの総数。
operationcount: 読み取り / 書き込み操作の総数。
threads: クライアント上の同時スレッド数。
throughput: ApsaraDB for MongoDB インスタンスのスループット。単位：1 秒あたりの操作数 (OPS)。
RAL: 読み取り操作の平均レイテンシ。単位：マイクロ秒 (us)。
WAL: 書き込み操作の平均レイテンシ。単位：マイクロ秒 (us)。

説明

このトピックでは、RAL または WAL が 0 に設定されている場合、読み取りまたは書き込み操作は含まれません。

以下のセクションでは、さまざまな読み取り / 書き込み比率における、物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスとクラウドディスクを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスのテスト結果とパフォーマンス比較を示します。

MongoDB 4.2 を実行し、物理サーバーを使用するインスタンス

ロードテストデータ

CPU:メモリ	インスタンス仕様	レコード数	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	3589	0	1110
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	7629	0	521
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	24300	0	654
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	26745	0	1191
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	29090	0	1095
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	41098	0	3033
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	6553	0	1217
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	14526	0	1097
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	35437	0	899
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	60078	0	2658

r:w=100:0

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作回数	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	6387	623	0
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	12893	616	0
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	37016	427	0
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	48014	658	0
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	44251	1589	0
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	57252	2226	0
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	12436	641	0
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	20551	773	0
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	50246	632	0
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	66876	2385	0

r:w=95:5

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	4556	864	1079
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	10391	757	914
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	34411	453	561
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	41095	763	925
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	39920	785	926
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	55148	2305	2381
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	8869	871	1394
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	18206	856	1192
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	47111	664	861
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	68801	2312	2449

r:w=50:50

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作回数	スレッド	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	3062	1207	1399
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	6610	1128	1318
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	19743	743	864
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	22750	987	1809
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	21763	1010	1907
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	43498	2162	3696
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	5680	1345	1930
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	10470	1064	1971
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	20427	790	2329
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	29445	2944	7891

r:w=5:95

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作回数	スレッド	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	2431	1511	1649
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	5336	1406	1608
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	14496	858	1110
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	14573	958	2253
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	13812	995	2377
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	20663	2831	6348
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	4079	3201	8066
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	7154	1080	2288
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	12585	783	2626
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	17083	4241	9615

r:w=0:100

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作回数	スレッド	スループット	RAL	WAL
1:2	1 コア、2 GB（汎用）	1000000	4	2429	0	1642
	2 コア、4 GB（汎用）	2000000	8	5238	0	1643
	4 コア、8 GB（汎用）	4000000	16	13794	0	1154
	8 コア、16 GB（汎用）	8000000	32	14566	0	2189
1:4	8 コア、32 GB（汎用）	16000000	32	13485	0	2361
1:4	16 コア、64 GB（汎用）	32000000	128	19758	0	6461
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	3939	0	8097
	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	6940	0	2298
	8 コア、64 GB（専用）	32000000	32	12567	0	2539
	16 コア、128 GB（専用）	64000000	160	16325	0	9770

MongoDB 4.4 を実行し、クラウドディスクを使用するインスタンス

テストデータのロード

CPU:メモリ	インスタンス仕様	レコード数	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	18235	0	871
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	35643	0	891
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	65345	0	971
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	6613	0	1202
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	45952	0	1385
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	61973	0	1539
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	6224	0	1280
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	18603	0	857

r:w=100:0

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	24945	634	0
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	33270	938	0
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	55703	1136	0
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	10989	723	0
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	36039	1740	0
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	59960	1585	0
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	11298	703	0
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	24306	653	0

r:w=95:5

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	22471	797	1161
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	29543	1064	1199
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	53466	1178	1300
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	8986	854	1480
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	34128	1829	1970
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	78363	1196	1420
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	8806	867	1619
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	20132	770	1181

r:w=50:50

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	14127	1009	1238
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	19887	1496	1670
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	23120	2680	2819
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	5132	1370	1735
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	18929	2930	3615
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	25612	3675	4363
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	4841	1438	1855
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	13051	1080	1356

r:w=5:95

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	10266	1141	1570
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	13556	2141	2351
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	14447	4295	4412
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	4226	1591	1902
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	12055	5109	5210
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	15216	5877	8503
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	3874	1792	2072
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	10083	1106	1605

r:w=0:100

CPU:メモリ	インスタンス仕様	操作カウント	スレッド数	スループット	RAL	WAL
1:2	4 コア、8 GB（専用）	4000000	16	9960	0	1592
	8 コア、16 GB（専用）	8000000	32	13064	0	2423
	16 コア、32 GB（専用）	16000000	64	13743	0	4615
1:4	2 コア、8 GB（専用）	4000000	8	4287	0	1860
	8 コア、32 GB（専用）	16000000	64	11611	0	5441
	16 コア、64 GB（専用）	32000000	96	14391	0	8746
1:8	2 コア、16 GB（専用）	8000000	8	3854	0	2067
1:8	4 コア、32 GB（専用）	16000000	16	9711	0	1638

パフォーマンス比較チャート

CPU:メモリ=1:2

4 コア、8 GB メモリのインスタンス
8 コア、16 GB メモリのインスタンス

CPU:メモリ=1:4

8 コア、32 GB メモリのインスタンス
16 コア、64 GB メモリのインスタンス

CPU:メモリ=1:8

2 コア、16 GB メモリのインスタンス
4 コア、32 GB メモリのインスタンス

結果分析

CPU:Memory=1:2: 物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスは、クラウドディスクを使用するインスタンスよりも優れたパフォーマンスを提供します。パフォーマンスの差は、読み取り/書き込み比率が異なる場合、約 7% ～ 50% です。最大の差は、4 CPU コアと 8 GB のメモリを搭載した ApsaraDB for MongoDB インスタンスに存在します。
CPU:Memory=1:4: 物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスとクラウドディスクを使用するインスタンスのパフォーマンスの差は約 10% に減少します。物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスは書き込みシナリオに適しており、クラウドディスクを使用するインスタンスは読み取りシナリオに適しています。
CPU:Memory=1:8:
- 物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスは、クラウドディスクを使用するインスタンスとほぼ同じパフォーマンスを提供します。
- メモリの増加に伴い、クラウドディスクを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスは、物理サーバーを使用するインスタンスよりも優れたパフォーマンスを提供します。最大の差は、4 CPU コアと 32 GB のメモリを搭載した ApsaraDB for MongoDB インスタンスに存在します。

説明

クラウドディスクを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスには、次の利点があります。

すべてのリソースが専用であるため、物理サーバーを使用する ApsaraDB for MongoDB インスタンスで発生するリソース競合を回避できます。
コンピューティングリソースとストレージリソースを自動的にスケーリングできます。データ移行は必要ありません。
ESSD には、PL1、PL2、PL3 などのパフォーマンスレベル (PL) があります。これらのレベルの ESSD は、従量課金制の ApsaraDB for MongoDB インスタンスにとって費用対効果が高くなります。