LevelDB性能分析和表現
Leveldb是一個google實現的非常高效的kv數據庫，目前的版本1.2能夠支持billion級別的數據量了。 在這個數量級別下還有著非常高的性能，主要歸功于它的良好的設計。特別是LSM算法。
那么數據庫最怕的的隨機IO他是如何解決的呢?
先說隨機寫，它的寫都是先記錄到日志文件去的，在日志文件滿之前只是簡單的更新memtable,那么就把隨機寫轉化成了順序寫。在日志滿了后，把日志里面的數據排序寫成sst表同時和之前的sst進行合并，這個動作也是順序讀和寫。大家都知道傳統磁盤raid的順序讀寫吞吐量是很大的，100M左右是沒有問題。在寫日志文件的時候，用到是buffer IO，也就是說如果操作系統有足夠的內存，這個讀寫全部由操作系統緩沖，效果非常好。即使是sync寫模式，也是以數據累計到4K為一個單位寫的，所以效率高。
那么隨機讀呢?這個它解決不了。但是ssd盤最擅長隨機讀了。這個硬件很自然的解決了這個問題。
所以leveldb的絕配是ssd盤的raid.
leveldb標準版本編譯見淺談LevelDB在ubuntu 11.04下編譯失敗的問題，由于標準版本用到了c++ 0x的特性，在RHEL平臺下沒得到支持，所以為了移植性, basho為它做了標準c++版本的port, 見目錄c_src/leveldb. 他之所以用c++ 0x標準主要是用到里面的原子庫，basho的port用了libatomicops搞定這個問題.
我們的測試采用的就是這個版本, 我們分別測試了1000萬， 1億，10億數據量下的leveldb表現，發現隨著數據集的變化性能變化不大。
由于leveldb默認的sst文件是2M, 在數據集達到100G的時候要占用幾萬個文件，我修改了：
- version_set.cc：23 static const int kTargetFileSize = 32 * 1048576;
讓默認的文件變成32M,減少目錄的壓力。
我的測試環境是:
- $uname -r
- 2.6.18-164.el5 #RHEL 5U4
- # 10* SAS 300G raid卡，fusionIO 320G, Flashcache,內存96G, 24 * Intel(R) Xeon(R) CPU
top說:
- 21782 root 18 0 1273m 1.1g 2012 R 85.3 1.2 1152:34 db_bench
iostat說:
- $iostat -dx 5
- ...
- sdb1 0.40 0.00 3.40 0.00 30.40 0.00 8.94 0.02 4.65 4.65 1.58
- fioa 0.00 0.00 2074.80 3.80 16598.40 30.40 8.00 0.00 0.13 0.00 0.00
- dm-0 0.00 0.00 1600.00 0.00 16630.40 0.00 10.39 0.25 0.15 0.15 24.76
- ...
該測試中請注意snappy壓縮沒有打開，如果有壓縮性能還會高很多，因為IO少了一半。
write_buffer_size=$((256*1024*1024))，log大小設成256M，這樣減少切換日志的開銷和減少數據合并的頻率。
同時應該注意到db_bench是單線程程序，還有一個compact線程，所以最多的時候這個程序只能跑到200%的cpu, IO util也不是很高. 換句話說如果是多線程程序的話性能還要N倍的提高。
我們來看下實際的性能數字：
- #1千萬條記錄
- $sudo ./db_bench --num=10000000 --write_buffer_size=$((256*1024*1024))
- LevelDB: version 1.2
- Date: Fri May 27 17:14:33 2011
- CPU: 24 * Intel(R) Xeon(R) CPU X5670 @ 2.93GHz
- CPUCache: 12288 KB
- Keys: 16 bytes each
- Values: 100 bytes each (50 bytes after compression)
- Entries: 10000000
- RawSize: 1106.3 MB (estimated)
- FileSize: 629.4 MB (estimated)
- write_buffer_size=268435456
- WARNING: Snappy compression is not enabled
- ------------------------------------------------
- fillseq : 2.134 micros/op; 51.8 MB/s
- fillsync : 70.722 micros/op; 1.6 MB/s (100000 ops)
- fillrandom : 5.229 micros/op; 21.2 MB/s
- overwrite : 5.396 micros/op; 20.5 MB/s
- readrandom : 65.729 micros/op;
- readrandom : 43.086 micros/op;
- readseq : 0.882 micros/op; 125.4 MB/s
- readreverse : 1.200 micros/op; 92.2 MB/s
- compact : 24599514.008 micros/op;
- readrandom : 12.663 micros/op;
- readseq : 0.372 micros/op; 297.4 MB/s
- readreverse : 0.559 micros/op; 198.0 MB/s
- fill100K : 349.894 micros/op; 272.6 MB/s (10000 ops)
- crc32c : 4.759 micros/op; 820.8 MB/s (4K per op)
- snappycomp : 3.099 micros/op; (snappy failure)
- snappyuncomp : 2.146 micros/op; (snappy failure)
- #1億條記錄
- $sudo ./db_bench --num=100000000 --write_buffer_size=$((256*1024*1024))
- LevelDB: version 1.2
- Date: Fri May 27 17:39:19 2011
- CPU: 24 * Intel(R) Xeon(R) CPU X5670 @ 2.93GHz
- CPUCache: 12288 KB
- Keys: 16 bytes each
- Values: 100 bytes each (50 bytes after compression)
- Entries: 100000000
- RawSize: 11062.6 MB (estimated)
- FileSize: 6294.3 MB (estimated)
- write_buffer_size=268435456
- WARNING: Snappy compression is not enabled
- ------------------------------------------------
- fillseq : 2.140 micros/op; 51.7 MB/s
- fillsync : 70.592 micros/op; 1.6 MB/s (1000000 ops)
- fillrandom : 6.033 micros/op; 18.3 MB/s
- overwrite : 7.653 micros/op; 14.5 MB/s
- readrandom : 44.833 micros/op;
- readrandom : 43.963 micros/op;
- readseq : 0.561 micros/op; 197.1 MB/s
- readreverse : 0.809 micros/op; 136.8 MB/s
- compact : 123458261.013 micros/op;
- readrandom : 14.079 micros/op;
- readseq : 0.378 micros/op; 292.5 MB/s
- readreverse : 0.567 micros/op; 195.2 MB/s
- fill100K : 1516.707 micros/op; 62.9 MB/s (100000 ops)
- crc32c : 4.726 micros/op; 826.6 MB/s (4K per op)
- snappycomp : 1.907 micros/op; (snappy failure)
- snappyuncomp : 0.954 micros/op; (snappy failure)
- #10億條記錄
- $sudo ./db_bench --num=1000000000 --write_buffer_size=$((256*1024*1024))
- Password:
- LevelDB: version 1.2
- Date: Sun May 29 17:04:14 2011
- CPU: 24 * Intel(R) Xeon(R) CPU X5670 @ 2.93GHz
- CPUCache: 12288 KB
- Keys: 16 bytes each
- Values: 100 bytes each (50 bytes after compression)
- Entries: 1000000000
- RawSize: 110626.2 MB (estimated)
- FileSize: 62942.5 MB (estimated)
- write_buffer_size=268435456
- WARNING: Snappy compression is not enabled
- ------------------------------------------------
- fillseq : 2.126 micros/op; 52.0 MB/s
- fillsync : 63.644 micros/op; 1.7 MB/s (10000000 ops)
- fillrandom : 10.267 micros/op; 10.8 MB/s
- overwrite : 14.339 micros/op; 7.7 MB/s
- ...比較慢待補充
總結: Leveldb是個很好的kv庫，重點解決了隨機IO性能不好的問題，多線程更新的性能非常好.
原文鏈接：http://blog.yufeng.info/archives/1327
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