1. 测试简介

memcached是一套分布式的高速缓存系统，由LiveJournal的Brad Fitzpatrick开发，但目前被许多网站使用以提升网站的访问速度，尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著。这是一套开放源代码软件，以BSD license授权发布。
memaslap是一个用于memcached服务器的负载生成和基准测试工具。它生成可配置的工作负载，如线程、并发、连接、运行时、覆盖、丢失率、键大小、值大小、获取/设置比例、预期吞吐量等。此外，还对数据验证、过期验证、UDP、二进制协议、facebook测试、复制测试、多重获取和重连等进行了测试。

2. 前置条件

无

3. 测试环境说明

3.1. 服务器配置

鲲鹏920/64

配置	型号
CPU	Kunpeng 920-6426 x2
主板型号	TaiShan 200(Model 2280)
内存	Samsung M393A4K40CB2-CTD DDR4 SDRAM 2666MT/s 32G x8 共 256G
硬盘
网卡

3.2. 操作系统

Kylin Linux Advanced Server release V10 (Tercel)

3.3. memcahe版本

1.6.12

4. 测试过程

4.1. 方案

使用两台服务器，一台安装测试工具作为客户机，另一台安装memcached作为服务机，在客户机上运行测试工具，对服务机进行压测。观察测试期间服务机的CPU、内存、网络IO和磁盘IO的消耗情况，并记录测试结果。

4.2. 步骤

1. 服务机上安装memcache

wget http://memcached.org/files/memcached-1.6.12.tar.gz
tar -zxvf memcached-1.6.12.tar.gz
cd memcached-1.6.12/
yum install libevent-devel -y
./configure && make && make test && sudo make install

2. 服务机上配置并启动服务

#运行memcache
memcached -d -p 11211 -m 102400 -c 20000 -u root

-d 表示后台运行
-p 指定端口
-m 表示使用多少内存用于存储Item,单位为mb
-c 表示支持的并发数
-t 线程数，默认为4

3. 客户机上安装测试工具

wget https://launchpad.net/libmemcached/1.0/1.0.18/+download/libmemcached-1.0.18.tar.gz
tar -xzvf libmemcached-1.0.18.tar.gz
cd libmemcached-1.0.18/
./configure --enable-memaslap
vi Makefile
修改4708行，行尾添加-lpthread
vi clients/memflush.cc
修改42行和52行，由if (opt_servers == false)改为if (!opt_servers)
make && make install

4. 运行测试
   编写测试配置文件
   vi config

#comments should start with '#'
#key
#start_len end_len proportion
#
#key length range from start_len to end_len
#start_len must be equal to or greater than 16
#end_len must be equal to or less than 250
#start_len must be equal to or greater than end_len
#memaslap will generate keys according to the key range
#proportion: indicates keys generated from one range accounts for the total
generated keys
#
#example1: key range 16~100 accounts for 80%
#          key range 101~200 accounts for 10%
#          key range 201~250 accounts for 10%
#          total should be 1 (0.8+0.1+0.1 = 1)
#
#          16 100 0.8
#          101 200 0.1
#          201 249 0.1
#
#example2: all keys length are 128 bytes
#
#          128 128 1
key
128 128 1
#value
#start_len end_len proportion
#
#value length range from start_len to end_len
#start_len must be equal to or greater than 1
#end_len must be equal to or less than 1M
#start_len must be equal to or greater than end_len
#memaslap will generate values according to the value range
#proportion: indicates values generated from one range accounts for the
total generated values
#
#example1: value range 1~1000 accounts for 80%
#          value range 1001~10000 accounts for 10%
#          value range 10001~100000 accounts for 10%
#          total should be 1 (0.8+0.1+0.1 = 1)
#
#          1 1000 0.8
#          1001 10000 0.1
#          10001 100000 0.1
#
#example2: all value length are 128 bytes
#
#          128 128 1
value
2048 2048 1
#cmd
#cmd_type cmd_proportion
#
#currently memaslap only testss get and set command.
#
#cmd_type
#set     0
#get     1
#
#example: set command accounts for 50%
#         get command accounts for 50%
#         total should be 1 (0.5+0.5 = 1)
#
#         cmd
#         0    0.5
#         1    0.5
cmd
0    0.1
1    0.9

执行测试

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH
ulimit -n 10240 #设置最大文件打开数
memaslap -s localhost:11211  -T 64  -c 64   -F config -x 10000000

-s 所要连接的memcache服务端
-T 线程数, better equal to CPU numbers
-c 并发数
-F 加载的配置文件
-x set/get数量，默认100w

结果输出

servers : localhost:11211
threads count: 25
concurrency: 50
execute number: 10000000
windows size: 10k
set proportion: set_prop=0.00
get proportion: get_prop=1.00
cmd_get: 10000000
cmd_set: 512000
get_misses: 0
written_bytes: 1938528000
read_bytes: 11744096000
object_bytes: 589824000

Run time: 149.2s Ops: 10512000 TPS: 70468 Net_rate: 87.5M/s

OPS表示总操作数
TPS表示每秒事务数，该指标作为性能关键指标
Net_rate网络吞吐量

测试场景

• 单独读(1千万数据，50，100，200，400，600并发，key=128b，value=1024b)

对应配置文件

generated keys
key
128 128 1
total generated values
value
1024 1024 1
cmd
0    0
1    1

• 单独写(1千万数据，50，100，200，400，600并发，key=128b，value=1024b)

generated keys
key
128 128 1
total generated values
value
1024 1024 1
cmd
0    1
1    0

• 混合读写(9：1)(1千万数据，50，100，200，400，600并发，key=128b,value=1024b)

generated keys
key
128 128 1
total generated values
value
1024 1024 1
cmd
0    0.1
1    0.9

调优
1、 绑定核
查看numa信息

numactl --hardware

绑定cpu

numactl -N 1 -m 1  memcached -d -p 11211 -t 64 -u root -m 40960 -c 200000
numactl -N 0 -m 0 memaslap -s localhost:11211  -T 25  -c 800   -F config -x 10000000

不论是服务端还是压力测试工具都进行cpu绑定，目前发现服务端不设置cpu绑定的读性能会更好，但对写性能相反
2、 开启huge page(忽略)
3、 增加memcached线程数
使用-t参数设置较大的memcached线程数，比如64

5. 测试结果

1. 读测试
基准结果(未设置调优参数)

并发数	50	100	200	400	600
tps	156713	160085	173450	191104	203727

调优结果

并发数	50	100	200	400	600
tps

2. 写测试
基准结果(未设置调优参数)

并发数	50	100	200	400	600
tps	121051	100408	102853	111839	103012

调优结果

并发数	50	100	200	400	600
tps

3. 混合测试

并发数	50	100	200	400	600
tps	131791	129575	137695	139405	128539

6. 结果分析

目前看到memcached的读性能瓶颈，受限于网络带宽（增加并发数后，网络吐吞量几乎达到10Gbps网卡上限）。通过增加memcahced的线程数和进行cpu绑定可以大幅度提高Memcache性能。