Ubuntu 18.04でRedisサーバーのパフォーマンスをベンチマークする方法

データベースサーバーの全体的なパフォーマンスを分析する場合、ベンチマークは重要なプラクティスです。 これらのシステムのボトルネックや改善の機会を特定するのに役立ちます。

Redisは、データベース、キャッシュ、およびメッセージブローカーとして使用できるインメモリデータストアです。 ハッシュ、文字列、ソートされたセット、ビットマップ、地理空間データなどの単純なデータ構造から複雑なデータ構造までをサポートしています。 このガイドでは、いくつかの異なるツールと方法を使用して、Ubuntu 18.04で実行されているRedisサーバーのパフォーマンスをベンチマークする方法を示します。

Redisには、redis-benchmarkと呼ばれるベンチマークツールが付属しています。 このプログラムを使用して、同時に接続し、サーバー上でアクションを実行する任意の数のクライアントをシミュレートし、要求が完了するまでにかかる時間を測定できます。 結果のデータから、Redisサーバーが1秒間に処理できるリクエストの平均数がわかります。

次のリストは、redis-benchmarkで使用される一般的なコマンドオプションの一部を詳しく説明しています。

たとえば、ローカルRedisサーバーが処理できる1秒あたりの平均リクエスト数を確認する場合は、次を使用できます。

これに似た出力が得られますが、番号が異なります。

-tパラメータを使用して、選択したコマンドのサブセットにテストを制限することもできます。 次のコマンドは、GETコマンドとSETコマンドの平均のみを示しています。

デフォルトのオプションでは、50の並列接続を使用して、Redisサーバーへの100000リクエストを作成します。 並列接続の数を増やして使用量のピークをシミュレートする場合は、そのために-cオプションを使用できます。

これにより、デフォルトの50ではなく1000の同時接続が使用されるため、パフォーマンスの低下が予想されます。

出力に詳細情報が必要な場合は、-qオプションを削除できます。 次のコマンドは、100個の並列接続を使用して、サーバーで1000000個のSET要求を実行します。

次のような出力が得られます。

デフォルト設定では、キー値に3バイトが使用されます。 これは、オプション-dで変更できます。 次のコマンドは、1MBのキー値を使用してGETおよびSETコマンドのベンチマークを行います。

今回はサーバーがはるかに大きなペイロードで動作しているため、パフォーマンスの大幅な低下が予想されます。

これらの数値はRedisインスタンスのパフォーマンスをすばやく評価する方法としては有用ですが、Redisインスタンスが維持できる最大スループットを表すものではないことを認識することが重要です。 pipeliningを使用することにより、アプリケーションはサーバーが処理できる1秒あたりの要求数を改善するために、一度に複数のコマンドを送信できます。 redis-benchmarkを使用すると、-Pオプションを使用して、このRedis機能を利用する実際のアプリケーションをシミュレートできます。

違いを比較するには、最初に、GETおよびSETテストに対して、デフォルト値でパイプラインなしでredis-benchmarkコマンドを実行します。

次のコマンドは同じテストを実行しますが、8つのコマンドを一緒にパイプライン処理します。

出力からわかるように、パイプラインを使用するとパフォーマンスが大幅に向上します。

リクエストが応答を受信するのにかかる平均時間を簡単に測定したい場合は、Redisクライアントを使用して平均サーバー遅延を確認できます。 Redisのコンテキストでは、レイテンシーは、pingコマンドがサーバーからの応答を受信するのにかかる時間の尺度です。

次のコマンドは、Redisサーバーのリアルタイムレイテンシ統計を表示します。

次のような出力が得られ、サンプル数の増加と平均遅延の変動が示されます。

このコマンドは無期限に実行され続けます。 CTRL+Cで停止できます。

特定の期間のレイテンシを監視するには、次を使用できます。

これは、デフォルトで15秒に設定された設定可能な間隔で、時間の経過に伴う平均レイテンシを追跡します。 次のような出力が得られます。

この例のRedisサーバーはアイドル状態であるため、レイテンシサンプル間に大きな違いはありません。 ただし、使用量にピークがある場合は、結果内の遅延の増加としてこれを反映する必要があります。

systemのレイテンシーのみを測定したい場合は、--intrinsic-latencyを使用できます。 固有のレイテンシは、ハードウェア、カーネル、サーバーネイバーなど、Redisによって制御されないその他の要因に応じて、環境に固有のものです。

固有のレイテンシは、Redisの全体的なパフォーマンスのベースラインとして見ることができます。 次のコマンドは、固有のシステムレイテンシをチェックし、30秒間テストを実行します。

次のような出力が得られるはずです。

両方のレイテンシテストを比較すると、Redisサーバーのパフォーマンスに影響を与える可能性のあるハードウェアまたはシステムのボトルネックを特定するのに役立ちます。 サンプルサーバーへのリクエストの合計レイテンシは平均0.18マイクロ秒であると考えると、0.06マイクロ秒の本質的なレイテンシは、Redisによって制御されないプロセスで合計リクエスト時間の3分の1がシステムによって費やされることを意味します。

Memtierは、RedisおよびRedis Labsによって作成されたMemcachedの高スループットベンチマークツールです。 さまざまな面でredis-benchmarkと非常に似ていますが、Memtierには、クラスターサポートの提供に加えて、Redisサーバーで予想される種類の負荷をより適切にエミュレートするように調整できるいくつかの構成オプションがあります。

サーバーにMemtierをインストールするには、ソースからソフトウェアをコンパイルする必要があります。 最初に、コードのコンパイルに必要な依存関係をインストールします。

次に、ホームディレクトリに移動し、Github repositoryからmemtier_benchmarkプロジェクトのクローンを作成します。

プロジェクトディレクトリに移動し、autoreconfコマンドを実行して、アプリケーション構成スクリプトを生成します。

コンパイルに必要なアプリケーションアーティファクトを生成するには、configureスクリプトを実行します。

次に、makeを実行してアプリケーションをコンパイルします。

ビルドが完了したら、次を使用して実行可能ファイルをテストできます。

これにより、次のような出力が得られます。

次のリストには、memtier_benchmarkコマンドで使用される最も一般的なオプションの一部が含まれています。

これらのオプションのほとんどは、redis-benchmarkに存在するオプションと非常に似ていますが、Memtierは異なる方法でパフォーマンスをテストします。 一般的な実世界の環境をより適切にシミュレートするために、memtier_benchmarkによって実行されるデフォルトのベンチマークは、1対10の比率でGETおよびSET要求のみをテストします。 テストの各SET操作に対して10個のGET操作があるため、この配置は、Redisをデータベースまたはキャッシュとして使用する一般的なWebアプリケーションをよりよく表しています。 オプション--ratioを使用して比率値を調整できます。

次のコマンドは、高レベルの出力情報のみを提供しながら、デフォルト設定でmemtier_benchmarkを実行します。

[。注意]＃＃

Note：認証を要求するようにRedisサーバーを構成した場合は、memtier_benchmarkコマンドにRedisパスワードとともに-aオプションを指定する必要があります。

次のような出力が表示されます。

このmemtier_benchmarkの実行によると、Redisサーバーは1：10SET /GETの比率で1秒あたり約9万回の操作を実行できます。

各ベンチマークツールには、パフォーマンステストとデータ表示のための独自のアルゴリズムがあることに注意することが重要です。 そのため、同様の設定を使用している場合でも、同じサーバーでわずかに異なる結果が得られるのは普通です。

このガイドでは、付属のredis-benchmarkツールとRedis Labsが開発したmemtier_benchmarkツールの2つの異なるツールを使用して、Redisサーバーでベンチマークテストを実行する方法を示しました。 また、redis-cliを使用してサーバーの待ち時間を確認する方法も確認しました。 これらのテストから得られたデータに基づいて、パフォーマンスに関してRedisサーバーに期待すること、および現在のセットアップのボトルネックについて理解を深めることができます。