PolarDB:パフォーマンス テスト レポート

テストモデルとメトリック

• テストモデル: 業界標準の OLTP ベンチマークツールである Oltpbench とその TPC-C モデルを使用します。

• データ量: テストは 1000 の TPC-C ウェアハウスに基づいており、コアの bmsql_order_line テーブルには 3 億行、bmsql_stock には 1 億行のデータがあります。

• パフォーマンスメトリック: 1 秒あたりのトランザクション数 (TPS)。

テスト環境

テストクライアント (ECS インスタンス) と PolarDB-X インスタンスは、ネットワーク遅延を最小限に抑えるために、同じ VPC とリージョンにデプロイされます。

テストシナリオ

さまざまなレベルのデータ秘密度をシミュレートするために、テストでは暗号化された列のさまざまな割合をカバーしています:

• 20% の列暗号化: ID や注文番号などの主要な識別子フィールドを暗号化します。

• 50% の列暗号化: 20% のシナリオに加えて、価格、日付、数量などのビジネス情報を暗号化します。

• 100% の列暗号化: すべてのテーブルのすべてのフィールドを暗号化します。

全体のパフォーマンス (100% 列暗号化 vs. プレーンテキスト)

すべての列を暗号化した場合、パフォーマンス (TPS) の低下はプレーンテキストと比較して一貫して約 10% です。

テスト結果

• 2 × (4 コア、32 GB)

  同時実行数	プレーンテキスト TPS	100% 暗号化 TPS	パフォーマンスオーバーヘッド
  64	80,223	72,248	10%
  128	99,019	88,469	11%
  256	105,309	94,756	10%
  512	104,313	95,962	8%
  1024	98,990	95,182	4%

• 4 × (8 コア、64 GB)

  同時実行数	プレーンテキスト TPS	100% 暗号化 TPS	パフォーマンスオーバーヘッド
  64	108,581	96,828	11%
  128	184,293	167,380	9%
  256	263,538	239,913	9%
  512	292,481	252,741	13%
  1024	284,561	252,432	11%

EncJDBC ドライバーのオーバーヘッド (プレーンテキストテスト)

EncJDBC ドライバーを使用すると、暗号化を行わなくても、クライアント側で CPU オーバーヘッドが発生します。

テスト条件

クライアントインスタンスタイプ (ECS インスタンス) は ecs.c7.4xlarge (16 コア、32 GB) で、同時実行数は 1024 です。

テスト結果

暗号化有効後のクライアントリソース消費

100% の列暗号化を有効にすると、クライアント側の CPU 使用率が大幅に増加します。このオーバーヘッドを処理するために、アプリケーションに十分な CPU リソースがあることを確認してください。

テスト条件

同時実行数は 1024 です。

テスト結果

結論

完全な暗号化を有効にすると、クライアント側の CPU 消費量が 56% から 157% 増加し、最大で 1.5 倍以上増加します。

さまざまな暗号化率がパフォーマンスとリソースに与える影響

暗号化された列の数は、パフォーマンスとクライアントの CPU 消費に直接影響します。以下の表は、暗号化された列の割合が増加するにつれて、パフォーマンスオーバーヘッドとクライアントの CPU 使用率がどのように変化するかを示しています。

テスト条件

同時実行数は 1024 です。

テスト結果

• 2 × (4 コア、32 GB)

  暗号化率	クライアント CPU 使用率	TPS	パフォーマンスオーバーヘッド
  20%	20.01%	96,792	2%
  50%	22.23%	96,639	2%
  100%	33.45%	95,182	4%

• 4 × (8 コア、64 GB)

  暗号化率	クライアント CPU 使用率	TPS	パフォーマンスオーバーヘッド
  20%	22.50%	276,640	3%
  50%	28.80%	276,640	8%
  100%	43.59%	276,640	11%

ステップ 1: ECS クライアントの準備

ECS インスタンスを準備します。この ECS インスタンスは、データのインポートやテストの実行など、後続の操作に使用されます。

ステップ 2: PolarDB-X インスタンスの準備

1. PolarDB-X インスタンスを作成します。

   説明

   PolarDB-X インスタンスを作成するときは、ECS インスタンスと同じ VPC にデプロイします。

2. ECS インスタンスの内部 IP アドレスを PolarDB-X インスタンスのホワイトリストに追加します。

3. インスタンスで、データベースを作成します。この例では tpcc_1000 を使用します。

   CREATE DATABASE tpcc_1000 MODE = 'auto';

ステップ 3: ベンチマークデータの準備

1. テストツールの準備

   1. ECS インスタンスで、テストツールパッケージ benchmarksql.tar.gz をダウンロードして解凍します。

      tar xzvf benchmarksql.tar.gz

   2. 常時暗号化ドライバーパッケージ aliyun-encdb-mysql-jdbc-1.0.9-2-20240910.094626-1.jar をダウンロードし、benchmarksql/lib フォルダに移動します。

2. テストパラメーターの構成

   1. benchmarksql/run フォルダに移動し、props.mysql 構成ファイルを編集します。

      cd benchmarksql/run
      vi props.mysql

   2. ご使用の環境に合わせて構成を変更します。以下は構成例と主要なパラメーターの説明です:

      db=mysql
      driver=com.aliyun.encdb.mysql.jdbc.EncDriver
      conn=jdbc:mysql:encdb://{HOST}:{PORT}/tpcc_1000_enc?/MEK={MEK}&ENC_ALGO={ENC_ALGO}&useSSL=false&useServerPrepStmts=false&useConfigs=maxPerformance&rewriteBatchedStatements=true
      user={USER}
      password={PASSWORD}
      
      warehouses=1000
      loadWorkers=100
      
      terminals=128
      // 端末ごとに指定されたトランザクションを実行するには、runMins を 0 にする必要があります
      runTxnsPerTerminal=0
      // 指定された分数だけ実行するには、runTxnsPerTerminal を 0 にする必要があります
      runMins=5
      // 1 分あたりの合計トランザクション数
      limitTxnsPerMin=0
      
      // 4.x 互換モードで実行するには true に設定します。構成されたデータベース全体を均等に使用するには false に設定します。
      terminalWarehouseFixed=true
      
      // 以下の 5 つの値の合計は 100 になる必要があります
      // 45, 43, 4, 4, 4 のデフォルトのパーセンテージは TPC-C 仕様に一致します
      newOrderWeight=45
      paymentWeight=43
      orderStatusWeight=4
      deliveryWeight=4
      stockLevelWeight=4
      
      // 詳細な結果データを収集するために作成するディレクトリ名。
      // これをコメントアウトすると抑制されます。
      resultDirectory=my_result_%tY-%tm-%td_%tH%tM%tS
      
      // osCollectorScript=./misc/os_collector_linux.py
      // osCollectorInterval=1
      // osCollectorSSHAddr=user@dbhost
      // osCollectorDevices=net_eth0 blk_sda

      パラメーターの説明

      • conn: データベース接続文字列。{HOST} と {PORT} を置き換えます。

      • {MEK}: マスター暗号化キー (MEK)。32 文字の 16 進数文字列です。

      • {ENC_ALGO}: 対称暗号化アルゴリズム。例: SM4_128_GCM。

      • user: データベースのユーザー名。

      • password: データベースのパスワード。

      • warehouses: TPC-C ウェアハウスの数。これにより、総データ量が決まります。

      • loadWorkers: データインポート用の同時実行スレッド数。

      • terminals: テスト用の同時実行スレッド数。

      • runMins: テストの実行時間 (分)。

3. データのインポートbenchmarksql/run フォルダで、次のコマンドを実行してデータのインポートを開始します。

   cd benchmarksql/run/sql.common
   cp tableCreates.sql.auto  tableCreates.sql
   cd ..
   nohup ./runDatabaseBuild.sh props.mysql &

4. データ整合性の認証データがインポートされた後、コマンドラインから PolarDB-X インスタンスに接続し、次の SQL 文を実行してデータ整合性を検証します。すべてのクエリが空の結果セットを返した場合、データは正常にインポートされ、完全です。

   SELECT a.* FROM (SELECT w_id, w_ytd FROM bmsql_warehouse) a LEFT JOIN (SELECT d_w_id, sum(d_ytd) AS d_ytd_sum FROM bmsql_district GROUP BY d_w_id) b ON a.w_id = b.d_w_id AND a.w_ytd = b.d_ytd_sum WHERE b.d_w_id IS NULL;
   
   SELECT a.* FROM (SELECT d_w_id, d_id, D_NEXT_O_ID - 1 AS d_n_o_id FROM bmsql_district) a LEFT JOIN (SELECT o_w_id, o_d_id, max(o_id) AS o_id_max FROM bmsql_oorder GROUP BY  o_w_id, o_d_id) b ON a.d_w_id = b.o_w_id AND a.d_id = b.o_d_id AND a.d_n_o_id = b.o_id_max WHERE b.o_w_id IS NULL;
   
   SELECT a.* FROM (SELECT d_w_id, d_id, D_NEXT_O_ID - 1 AS d_n_o_id FROM bmsql_district) a LEFT JOIN (SELECT no_w_id, no_d_id, max(no_o_id) AS no_id_max FROM bmsql_new_order GROUP BY no_w_id, no_d_id) b ON a.d_w_id = b.no_w_id AND a.d_id = b.no_d_id AND a.d_n_o_id = b.no_id_max WHERE b.no_id_max IS NULL; 
   
   SELECT * FROM (SELECT (count(no_o_id)-(max(no_o_id)-min(no_o_id)+1)) AS diff FROM bmsql_new_order GROUP BY no_w_id, no_d_id) a WHERE diff != 0;
   
   SELECT a.* FROM (SELECT o_w_id, o_d_id, sum(o_ol_cnt) AS o_ol_cnt_cnt FROM bmsql_oorder  GROUP BY o_w_id, o_d_id) a LEFT JOIN (SELECT ol_w_id, ol_d_id, count(ol_o_id) AS ol_o_id_cnt FROM bmsql_order_line GROUP BY ol_w_id, ol_d_id) b ON a.o_w_id = b.ol_w_id AND a.o_d_id = b.ol_d_id AND a.o_ol_cnt_cnt = b.ol_o_id_cnt WHERE b.ol_w_id IS NULL;
   
   SELECT a.* FROM (SELECT d_w_id, sum(d_ytd) AS d_ytd_sum FROM bmsql_district GROUP BY d_w_id) a LEFT JOIN (SELECT w_id, w_ytd FROM bmsql_warehouse) b ON a.d_w_id = b.w_id AND a.d_ytd_sum = b.w_ytd WHERE b.w_id IS NULL;

ステップ 4: テストの実行

benchmarksql/run フォルダで、次のコマンドを実行して TPC-C テストを実行します。ターミナルには、1 分あたりのライブトランザクション数 (tpmC) が表示され、テスト完了後に最終的な平均値が出力されます。

cd benchmarksql/run
./runBenchmark.sh props.mysql