在 OceanBase 数据库上进行 TPC-C 测试

TPC-C 是 TPC 组织（Transaction Processing Performance Council）推出的一系列性能测试标准中的一款，自推出以来，一直是数据库业界性能测试的重要参考，全世界各大数据库厂商都向 TPC 委员会提交了测试结果，以期望在 TPC-C 测试的排行榜上取得更好的成绩。OceanBase 数据库在 2019 年和 2020 年两次刷新了 TPC-C 的世界纪录，成为榜单上首个分布式关系型数据库。

在本篇文章中，通过在 OceanBase 数据库上运行 TPC-C 测试的方式，体验 OceanBase 数据库的 OLTP 能力。

关于 TPC-C

数据库模型

TPC-C Benchmark 规定了数据库的初始状态，其中 ITEM 表中包含固定的 10 万种商品，而仓库的数量可根据测试规模进行调整，假设 WAREHOUSE 表中有 W 条记录，那么：

• STOCK 表中应有 W×10 万条记录（每个仓库对应 10 万种商品的库存数据）。
• DISTRICT 表中应有 W×10 条记录（每个仓库为 10 个地区提供服务）。
• CUSTOMER 表中应有 W×10×3000 条记录（每个地区有 3000 个客户）。
• HISTORY 表中应有 W×10×3000 条记录（每个客户一条交易历史）。
• ORDER 表中应有 W×10×3000 条记录（每个地区 3000 个订单），并且最后生成的 900 个订单将被添加到 NEW-ORDER 表中，每个订单随机生成 5~15 条 ORDER-LINE 记录。

在测试过程中，每一个地区（DISTRICT）都有一个对应的终端（Terminal），模拟为用户提供服务。在每个终端的生命周期内，要循环往复地执行各类事务，当终端执行完一个事务的周期后，就进入下一个事务的周期。

客户下单后，包含若干个订单明细（ORDER-LINE）的订单（ORDER）被生成，并被加入新订单（NEW-ORDER）列表。

客户支付订单会产生交易历史（HISTORY）。每个订单（ORDER）平均包含 10 条订单项（ORDER-LINE），其中 1% 需要从远程仓库中获取，这些就是 TPC-C 模型中的 9 个数据表。

事务类型

该 Benchmark 包含 5 类事务：

• NewOrder：新订单请求从某一仓库中随机选取 5~15 件商品，创建新订单。其中 1% 的事务需要回滚（即 err）。一般地，新订单请求不可能超出全部事务请求的 45%。
• Payment：订单付款更新客户账户余额，反映其支付情况。在全部事务请求中占比 43% 。
• OrderStatus：最近订单查询随机选择一个用户，查询其最近一条订单，显示该订单内的每个商品状态。在全部事务请求中占比 4%。
• Delivery：配送模拟批处理交易，更新该订单用户的余额，把发货单从 NewOrder 中删除。在全部事务请求中占比 4%。
• StockLevel：库存缺货状态分析，在全部事务请求中占比 4%。

环境准备

OceanBase 集群

根据部署的 OceanBase 集群类型的差异以不同的方式观察 OceanBase 数据库的表现，如果是按照快速开始章节中创建的单节点 OceanBase 集群，那么本文中可以看到 OceanBase 数据库在单机形态下的运行情况。如果希望体验 OceanBase 数据库分布式架构的 Scalable OLTP 能力，那么建议采用至少三节点的 OceanBase 集群进行测试。

本例中使用的租户模式为 MySQL 模式，租户名为 test，您可以创建自己的租户，具体步骤详见体验多租户特性

安装 BenchmarkSQL

TPC 组织为 TPC-C 定义了严格、详细的测试标准，一般情况下开发者如果想要模拟 TPC-C 的场景进行测试，可以使用目前常用的开源测试工具。例如本文中使用的 BenchmarkSQL。 BenchmarkSQL 的官方下载地址为：https://sourceforge.net/projects/benchmarksql/。

注意

测试环境需要有 Java 运行环境，且版本不低于 V1.8.0。

适配 Benchmark SQL5

由于 Benchmark SQL5 不支持 OceanBase 数据库的 TPC-C 测试，本节将详细介绍如何通过修改 BenchMarkSQL5 部分源码支持 OceanBase 数据库。

1. 修改 benchmarksql-5.0/src/client/jTPCC.java 文件，增加 OceanBase 数据库相关内容。

   if (iDB.equals("firebird"))
           dbType = DB_FIREBIRD;
       else if (iDB.equals("oracle"))
           dbType = DB_ORACLE;
       else if (iDB.equals("postgres"))
           dbType = DB_POSTGRES;
       else if (iDB.equals("oceanbase"))
           dbType = DB_OCEANBASE;
       else
       {
           log.error("unknown database type '" + iDB + "'");
           return;
       }
   

   修改 benchmarksql-5.0/src/client/jTPCCConfig.java 文件，增加 OceanBase 数据库类型。

   public final static int         
   DB_UNKNOWN = 0,
   DB_FIREBIRD = 1,
   DB_ORACLE = 2,
   DB_POSTGRES = 3,
   DB_OCEANBASE = 4;
   

2. 修改 benchmarksql-5.0/src/client/jTPCCConnection.java 文件，在 SQL 子查询增加 AS L 别名。

   default:
               stmtStockLevelSelectLow = dbConn.prepareStatement(
                   "SELECT count(*) AS low_stock FROM (" +
                   "    SELECT s_w_id, s_i_id, s_quantity " +
                   "        FROM bmsql_stock " +
                   "        WHERE s_w_id = ? AND s_quantity < ? AND s_i_id IN (" +
                   "            SELECT ol_i_id " +
                   "                FROM bmsql_district " +
                   "                JOIN bmsql_order_line ON ol_w_id = d_w_id " +
                   "                 AND ol_d_id = d_id " +
                   "                 AND ol_o_id >= d_next_o_id - 20 " +
                   "                 AND ol_o_id < d_next_o_id " +
                   "                WHERE d_w_id = ? AND d_id = ? " +
                   "        ) " +
                   "    )AS L");
               break;
   

3. 重新编译修改后的源码。

   [oceanbase@testdrier test]# cd benchmarksql-5.0
   [oceanbase@testdrier benchmarksql-5.0]# ant
   

4. 修改文件：benchmarksql-5.0/run/funcs.sh ，添加 OceanBase 数据库类型。

   function setCP()
   {
      case "$(getProp db)" in
   firebird)
       cp="../lib/firebird/*:../lib/*"
       ;;
   oracle)
       cp="../lib/oracle/*"
       if [ ! -z "${ORACLE_HOME}" -a -d ${ORACLE_HOME}/lib ] ; then
    cp="${cp}:${ORACLE_HOME}/lib/*"
       fi
       cp="${cp}:../lib/*"
       ;;
   postgres)
       cp="../lib/postgres/*:../lib/*"
       ;;
   oceanbase)
       cp="../lib/oceanbase/*:../lib/*"
       ;;
      esac
      myCP=".:${cp}:../dist/*"
      export myCP
   }
   
   ...省略
   
   case "$(getProp db)" in
      firebird|oracle|postgres|oceanbase)
      ;;
      "") echo "ERROR: missing db= config option in ${PROPS}" >&2
      exit 1
      ;;
      *)  echo "ERROR: unsupported database type 'db=$(getProp db)' in ${PROPS}" >&2
      exit 1
      ;;
   esac
   

5. 修改 benchmarksql-5.0/run/runDatabaseBuild.sh 。

   AFTER_LOAD="indexCreates foreignKeys extraHistID buildFinish"
   # 修改为：
   AFTER_LOAD="indexCreates buildFinish"
   

修改配置文件

配置文件 props.ob 在 BenchmarkSQL 的 run/ 目录下：

db=oceanbase
driver=com.alipay.oceanbase.jdbc.Driver
conn=jdbc:oceanbase://127.0.0.1:2881/tpccdb?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&rewriteBatchedStatements=true&allowMultiQueries=true
user=root@test
password=root

warehouses=10
loadWorkers=2
//fileLocation=/data/temp/

terminals=10
//To run specified transactions per terminal- runMins must equal zero
runTxnsPerTerminal=0
//To run for specified minutes- runTxnsPerTerminal must equal zero
runMins=10
//Number of total transactions per minute
limitTxnsPerMin=0

//Set to true to run in 4.x compatible mode. Set to false to use the
//entire configured database evenly.
terminalWarehouseFixed=true

//The following five values must add up to 100
newOrderWeight=45
paymentWeight=43
orderStatusWeight=4
deliveryWeight=4
stockLevelWeight=4

// Directory name to create for collecting detailed result data.
// Comment this out to suppress.
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

说明

• db：指定数据库类型。此处保持和模板一致即可。
• driver：驱动程序文件，推荐使用 OceanBase 数据库的 JDBC 驱动：oceanbase-client，如果需要使用该驱动，请联系技术支持人员获取。
• ·conn`：此处的 IP 建议填写 OceanBase Server 的 IP，端口为 OceanBase Server 部署端口，其他部分保持和模板一致。
• user & password：根据环境中使用的用户名、租户名以及密码即可。如果环境中有多个 OceanBase 集群，则 user 的格式建议为 {user_name}@{tenant_name}#{cluster_name}。
• warehouses：指定仓库数，仓库数决定性能测试的成绩。如果希望针对多节点的 OceanBase 集群进行测试，建议选择 1000 仓以上。如果机器配置有限，可以选择 100 仓进行测试。
• loadWorkers：指定仓库数据加载时的并发。如果机器配置较高，该值可以设置大一些，例如 100。如果机器配置有限，该值需要设置小一些，如 10 并发。过高的并发可能会导致内存消耗太快，出现报错，导致数据加载需要重新进行。
• terminals：指定性能压测时的并发数。建议并发数不要高于仓库数 * 10。否则，会有不必要的锁等待。在生产环境中，建议将此参数设置为最多 1000。在测试环境中，建议从 100 开始。
• runMins：指定性能测试持续的时间。时间越久，越能考验数据库的性能和稳定性。建议不要少于 10 分钟，生产环境中机器建议不少于 1 小时。

数据准备

创建 tpccdb 数据库

在测试租户 test 中，创建本次测试的数据库 tpccdb：

CREATE DATABASE tpccdb;

创建表

建表脚本通常放在 benchmarskSQL 的 run/sql.common 下或者其他指定目录下。建表脚本如下，采用分区表方式创建，大部分表按照仓库 ID 做 HASH 分区。分区数取决于要测试的数据规模和机器数。 如果集群只有 1 台或 3 台机器，分区数设置 9 个即可。如果是 5000 仓以上，或者集群中节点数较多，则分区数可以调整到 99。

[root@obce-0000 run]# cat sql.common/tableCreates_parts.sql
create table bmsql_config (
cfg_name    varchar(30) primary key,
cfg_value   varchar(50)
);

-- drop tablegroup tpcc_group;
create tablegroup tpcc_group binding true partition by hash partitions 9;

create table bmsql_warehouse (
   w_id        integer   not null,
   w_ytd       decimal(12,2),
   w_tax       decimal(4,4),
   w_name      varchar(10),
   w_street_1  varchar(20),
   w_street_2  varchar(20),
   w_city      varchar(20),
   w_state     char(2),
   w_zip       char(9),
   primary key(w_id)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(w_id) partitions 9;

create table bmsql_district (
   d_w_id       integer       not null,
   d_id         integer       not null,
   d_ytd        decimal(12,2),
   d_tax        decimal(4,4),
   d_next_o_id  integer,
   d_name       varchar(10),
   d_street_1   varchar(20),
   d_street_2   varchar(20),
   d_city       varchar(20),
   d_state      char(2),
   d_zip        char(9),
   PRIMARY KEY (d_w_id, d_id)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(d_w_id) partitions 9;

create table bmsql_customer (
   c_w_id         integer        not null,
   c_d_id         integer        not null,
   c_id           integer        not null,
   c_discount     decimal(4,4),
   c_credit       char(2),
   c_last         varchar(16),
   c_first        varchar(16),
   c_credit_lim   decimal(12,2),
   c_balance      decimal(12,2),
   c_ytd_payment  decimal(12,2),
   c_payment_cnt  integer,
   c_delivery_cnt integer,
   c_street_1     varchar(20),
   c_street_2     varchar(20),
   c_city         varchar(20),
   c_state        char(2),
   c_zip          char(9),
   c_phone        char(16),
   c_since        timestamp,
   c_middle       char(2),
   c_data         varchar(500),
   PRIMARY KEY (c_w_id, c_d_id, c_id)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(c_w_id) partitions 9;


create table bmsql_history (
   hist_id  integer,
   h_c_id   integer,
   h_c_d_id integer,
   h_c_w_id integer,
   h_d_id   integer,
   h_w_id   integer,
   h_date   timestamp,
   h_amount decimal(6,2),
   h_data   varchar(24)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(h_w_id) partitions 9;

create table bmsql_new_order (
   no_w_id  integer   not null ,
   no_d_id  integer   not null,
   no_o_id  integer   not null,
   PRIMARY KEY (no_w_id, no_d_id, no_o_id)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(no_w_id) partitions 9;

create table bmsql_oorder (
   o_w_id       integer      not null,
   o_d_id       integer      not null,
   o_id         integer      not null,
   o_c_id       integer,
   o_carrier_id integer,
   o_ol_cnt     integer,
   o_all_local  integer,
   o_entry_d    timestamp,
   PRIMARY KEY (o_w_id, o_d_id, o_id)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(o_w_id) partitions 9;

create table bmsql_order_line (
   ol_w_id         integer   not null,
   ol_d_id         integer   not null,
   ol_o_id         integer   not null,
   ol_number       integer   not null,
   ol_i_id         integer   not null,
   ol_delivery_d   timestamp,
   ol_amount       decimal(6,2),
   ol_supply_w_id  integer,
   ol_quantity     integer,
   ol_dist_info    char(24),
   PRIMARY KEY (ol_w_id, ol_d_id, ol_o_id, ol_number)
)tablegroup='tpcc_group' partition by hash(ol_w_id) partitions 9;

create table bmsql_item (
   i_id     integer      not null,
   i_name   varchar(24),
   i_price  decimal(5,2),
   i_data   varchar(50),
   i_im_id  integer,
   PRIMARY KEY (i_id)
);

create table bmsql_stock (
   s_w_id       integer       not null,
   s_i_id       integer       not null,
   s_quantity   integer,
   s_ytd        integer,
   s_order_cnt  integer,
   s_remote_cnt integer,
   s_data       varchar(50),
   s_dist_01    char(24),
   s_dist_02    char(24),
   s_dist_03    char(24),
   s_dist_04    char(24),
   s_dist_05    char(24),
   s_dist_06    char(24),
   s_dist_07    char(24),
   s_dist_08    char(24),
   s_dist_09    char(24),
   s_dist_10    char(24),
   PRIMARY KEY (s_w_id, s_i_id)
)tablegroup='tpcc_group' use_bloom_filter=true partition by hash(s_w_id) partitions 9;

运行如下命令建表。

./runSQL.sh props.ob sql.common/tableCreates_parts.sql

加载数据

加载数据即数据初始化，加载数据的速度，取决于机器配置，配置越高的机器，加载数据的速度越快。

./runLoader.sh props.ob

加载数据的 INSERT SQL 使用了 Batch Insert 特性，这点是在 props.ob 里的 JDBC URL 里指定的。开启该特性的写入性能会有明显提升。

创建索引

当数据初始化完成后，登录到 test 租户，在 tpccdb 中补充创建如下两个索引。

[root@obce-0000 run]# cat sql.common/indexCreates.sql
create index bmsql_customer_idx1
  on  bmsql_customer (c_w_id, c_d_id, c_last, c_first) local;
create  index bmsql_oorder_idx1
  on  bmsql_oorder (o_w_id, o_d_id, o_carrier_id, o_id) local;

开始测试

在开始性能测试之前，建议您先登录到对应租户做一次集群合并（major freeze），获得更好的测试结果。您可以通过如下的方式手动触发合并，这个过程并不是必须的。

obclient[oceanbase]> ALTER SYSTEM MAJOR FREEZE TENANT [=] tenant_name_list;

当看到如下查询返回 IDLE 时，表示合并完成。

MySQL [oceanbase]> SELECT * FROM oceanbase.CDB_OB_ZONE_MAJOR_COMPACTION;
+-----------+-------+---------------------+---------------------+----------------------------+----------------------------+--------+
| TENANT_ID | ZONE  | BROADCAST_SCN       | LAST_SCN            | LAST_FINISH_TIME           | START_TIME                 | STATUS |
+-----------+-------+---------------------+---------------------+----------------------------+----------------------------+--------+
|         1 | zone1 | 1664503499339325817 | 1664503499339325817 | 2022-09-30 10:05:19.442115 | 2022-09-30 10:04:59.369976 | IDLE   |
|      1002 | zone1 |                   1 |                   1 | 1970-01-01 08:00:00.000000 | 1970-01-01 08:00:00.000000 | IDLE   |
+-----------+-------+---------------------+---------------------+----------------------------+----------------------------+--------+
2 rows in set 

合并完成后，开始执行测试：

./runBenchmark.sh props.ob

TPC-C 用 tpmC 值（Transactions per Minute）来衡量系统最大有效吞吐量。其中 Transactions 以 NewOrder Transaction 为准，即最终衡量单位为每分钟处理的订单数。

体验 OceanBase 数据库 Scalable OLTP

上面的测试中，不管是单节点集群测试，还是多节点集群，默认情况下参与事务处理的只有一个副本 Zone，及租户 Leader 所在的副本。这是因为默认设置下，租户的 Leader 是按照 Zone 维度以一定优先级分布的。

OceanBase 作为分布式数据库，用户可以选择将一个租户的所有数据分区的多个 Leader 打散 Shuffle 到多个副本上，实现计算处理能力的多机线性扩展。

如果您的集群环境是三节点或更多节点的配置，您只需以管理员身份执行以下命令，然后再次启动测试，即可体验分布式集群在扩展模式下的处理能力。

alter tenant test set primary_zone='RANDOM';