MySQL數(shù)據(jù)庫三個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)--TPS\QPS\IOPS，如果你想要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，還請先了解這些知識點(diǎn)，讓你學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的路上不寂寞。

　　今天主要介紹MySQL數(shù)據(jù)庫，或者說所有數(shù)據(jù)庫的三個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)：

　　qps 每秒處理的查詢數(shù)

　　tps 每秒處理的事務(wù)數(shù)

　　IOPS 每秒磁盤進(jìn)行的I/O操作次數(shù)

　　一、TPS(適用innodb)

　　1. 概念

　　Transactions Per Second(每秒傳輸?shù)氖挛锾幚韨€(gè)數(shù))，即服務(wù)器每秒處理的事務(wù)數(shù)。

　　TPS包括一條消息入和一條消息出，加上一次用戶數(shù)據(jù)庫訪問。(業(yè)務(wù)TPS = CAPS × 每個(gè)唿叫平均TPS)

　　TPS是軟件測試結(jié)果的測量單位。一個(gè)事務(wù)是指一個(gè)客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請求然后服務(wù)器做出反應(yīng)的過程。客戶機(jī)在發(fā)送請求時(shí)開始計(jì)時(shí)，收到服務(wù)器響應(yīng)后結(jié)束計(jì)時(shí)，以此來計(jì)算使用的時(shí)間和完成的事務(wù)個(gè)數(shù)。

　　一般的，評價(jià)系統(tǒng)性能均以每秒鐘完成的技術(shù)交易的數(shù)量來衡量。系統(tǒng)整體處理能力取決于處理能力最低模塊的TPS值。

　　2. TPS計(jì)算

　　(1) 方法一

　　Com_commit = SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_commit';

　　Com_rollback = SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_rollback';

　　Uptime = SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Uptime';

　　TPS=(Com_commit + Com_rollback)/Uptime

　　(2) 方法二

　　use information_schema;

　　select VARIABLE_VALUE into @num_com from GLOBAL_STATUS where VARIABLE_NAME ='COM_COMMIT';

　　select VARIABLE_VALUE into @num_roll from GLOBAL_STATUS where VARIABLE_NAME ='COM_ROLLBACK';

　　select VARIABLE_VALUE into @uptime from GLOBAL_STATUS where VARIABLE_NAME ='UPTIME';

　　select (@num_com+@num_roll)/@uptime;

　　二、QPS(同時(shí)適用與InnoDB和MyISAM 引擎 )

　　1. 概念

　　每秒查詢率QPS是對一個(gè)特定的查詢服務(wù)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所處理流量多少的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在因特網(wǎng)上，作為域名系統(tǒng)服務(wù)器的機(jī)器的性能經(jīng)常用每秒查詢率來衡量。

　　對應(yīng)fetches/sec，即每秒的響應(yīng)請求數(shù)，也即是最大吞吐能力。

　　2. QPS計(jì)算

　　(1) 方法一

　　Questions = SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Questions';

　　Uptime = SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Uptime';

　　QPS=Questions/Uptime

　　(2) 方法二

　　use information_schema;

　　select VARIABLE_VALUE into @num_queries from GLOBAL_STATUS where VARIABLE_NAME ='QUESTIONS';

　　select VARIABLE_VALUE into @uptime from GLOBAL_STATUS where VARIABLE_NAME ='UPTIME';

　　select @num_queries/@uptime;

　　三、IOPS

　　1. 概念

　　IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的輸入輸出量(或讀寫次數(shù))，是衡量磁盤性能的主要指標(biāo)之一。IOPS是指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能處理的I/O請求數(shù)量，一般以每秒處理的I/O請求數(shù)量為單位，I/O請求通常為讀或?qū)憯?shù)據(jù)操作請求。隨機(jī)讀寫頻繁的應(yīng)用，如OLTP(Online Transaction Processing)，IOPS是關(guān)鍵衡量指標(biāo)。另一個(gè)重要指標(biāo)是數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，指單位時(shí)間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量。對于大量順序讀寫的應(yīng)用，如VOD(Video On Demand)，則更關(guān)注吞吐量指標(biāo)。

　　傳統(tǒng)磁盤本質(zhì)上一種機(jī)械裝置，如FC,SAS,SATA磁盤，轉(zhuǎn)速通常為5400/7200/10K/15K rpm不等。影響磁盤的關(guān)鍵因素是磁盤服務(wù)時(shí)間，即磁盤完成一個(gè)I/O請求所花費(fèi)的時(shí)間，它由尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間三部分構(gòu)成。

　　尋道時(shí)間Tseek是指將讀寫磁頭移動(dòng)至正確的磁道上所需要的時(shí)間。尋道時(shí)間越短，I/O操作越快，目前磁盤的平均尋道時(shí)間一般在3-15ms。

　　旋轉(zhuǎn)延遲Trotation是指盤片旋轉(zhuǎn)將請求數(shù)據(jù)所在扇區(qū)移至讀寫磁頭下方所需要的時(shí)間。旋轉(zhuǎn)延遲取決于磁盤轉(zhuǎn)速，通常使用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的1/2表示。比如，7200 rpm的磁盤平均旋轉(zhuǎn)延遲大約為60*1000/7200/2 = 4.17ms，而轉(zhuǎn)速為15000 rpm的磁盤其平均旋轉(zhuǎn)延遲約為2ms。

　　數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間Ttransfer是指完成傳輸所請求的數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間，它取決于數(shù)據(jù)傳輸率，其值等于數(shù)據(jù)大小除以數(shù)據(jù)傳輸率。目前IDE/ATA能達(dá)到133MB/s，SATA II可達(dá)到300MB/s的接口數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間通常遠(yuǎn)小于前兩部分時(shí)間。

　　IOPS可細(xì)分為如下幾個(gè)指標(biāo)：

　　Toatal IOPS，混合讀寫和順序隨機(jī)I/O負(fù)載情況下的磁盤IOPS，這個(gè)與實(shí)際I/O情況最為相符，大多數(shù)應(yīng)用關(guān)注此指標(biāo)。

　　Random Read IOPS，100%隨機(jī)讀負(fù)載情況下的IOPS。

　　Random Write IOPS，100%隨機(jī)寫負(fù)載情況下的IOPS。

　　Sequential Read IOPS，100%順序負(fù)載讀情況下的IOPS。

　　Sequential Write IOPS，100%順序?qū)懾?fù)載情況下的IOPS。

　　IOPS的測試benchmark工具主要有Iometer, IoZone, FIO等，可以綜合用于測試磁盤在不同情形下的IOPS。對于應(yīng)用系統(tǒng)，需要首先確定數(shù)據(jù)的負(fù)載特征，然后選擇合理的IOPS指標(biāo)進(jìn)行測量和對比分析，據(jù)此選擇合適的存儲(chǔ)介質(zhì)和軟件系統(tǒng)。

　　2. IOPS計(jì)算

　　理論上可以計(jì)算出磁盤的最大IOPS，即IOPS = 1000 ms/ (Tseek + Troatation)，忽略數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。假設(shè)磁盤平均物理尋道時(shí)間為3ms, 磁盤轉(zhuǎn)速為7200,10K,15K rpm，則磁盤IOPS理論最大值分別為，

　　IOPS = 1000 / (3 + 60000/7200/2) = 140

　　IOPS = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167

　　IOPS = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200

　　3. 案例

　　需求：20TB存儲(chǔ)空間同時(shí)滿足4500 IOPS+RAID 5，我應(yīng)該如何計(jì)算?RAID 5或者RAID 1/0的時(shí)候分別需要多少塊硬盤?

　　首先需要知道I/O中讀操作(Read)與寫操作(Write)所占的百分比。然后通過下列公式，將主機(jī)的IOPS需求轉(zhuǎn)換成硬盤實(shí)際IOPS負(fù)載：

　　假定4500 IOPS中讀/寫比是2:1，則不同RAID類型Drive IOPS要求分別如下：

　　RAID 1/0: (2/3)*4500 + 2*(1/3)*4500 = 6000 IOPS

　　RAID 5: (2/3)*4500 + 4*(1/3)*4500 = 9000 IOPS

　　RAID 6: (2/3)*4500 + 6*(1/3)*4500 = 12000 IOPS

　　再參照下表中不同類型硬盤單塊IOPS參數(shù)，得出需要多少塊硬盤：

　　假定選用FC 15K RPM硬盤，則：

　　RAID 1/0: 6000/180 = 34 塊

　　RAID 5: 9000/180 = 50 塊

　　RAID 6: 12000/180 = 67 塊

　　注：實(shí)際情況下還需考慮Vault Drivers (共5塊)以及Hot Spares (建議每30塊硬盤一個(gè))。

　　最后，如果選用600GB FC硬盤來實(shí)現(xiàn)20TB可用空間，則RAID 1/0需要78塊，RAID 5需要42塊。

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