主流NoSQL数据库评测之HandlerSocket

NoSQL是伴随着web2.0的迅猛发展而在2009年被提出的一个概念，一般可以通俗的理解为高性能的Key Value存储结构的数据库，当然也有其他更广泛的类型。它基于CAP和BASE理论，强调最终一致性，具有数据结构灵活、扩展方便、大数据量下读写性能高效等特点，在互联网行业被广泛采用。本系列文章将评测广受关注的几个NoSQL数据库产品。本文关注的是HandlerSocket Plugin for MySQL。

HandlerSocket简介：

HandlerSocket是日本DeNA公司的架构师Yoshinori开发的一个NoSQL产品，以MySQL Plugin的形式运行。其主要的思路是在MySQL的体系架构中绕开SQL解析这层，使得应用程序直接和Innodb存储引擎交互，通过合并写入、协议简单等手段提高了数据访问的性能，在CPU密集型的应用中这一优势尤其明显。

另外，HandlerSocket还帮我们解决了缓存的问题，因为Innodb已经有了成熟的解决方案，通过参数可以配置用于缓存数据的内存大小，这样只要我们分配合理的参数，就能在应用程序无需干涉的情况下实现热点数据的缓存，降低缓存维护的开发成本。

因为HandlerSocket是MySQL的一个Plugin，集成在mysqld进程中，对于NoSQL无法实现的复杂查询等操作，仍然可以使用MySQL自身的关系型数据库功能来实现。在运维层面，原来广泛使用的MySQL主从复制等经验可以继续发挥作用，相比其他或多或少存在一些bug的NoSQL产品，数据安全性更有保障。

可以说这是一个很有创意的产品，因此HandlerSocket的作者在2010年10月在博客上宣称这一产品能达到75K QPS的时候，在业界引起了广泛的关注，包括MySQL官方在新的5.6版本中推出的Memcached API，相信也是受了HandlerSocket的启发。

测试说明：

一、测试环境

Handlersocket部署在一台PC 服务器上，配置如下：

CPU为Xeon 2.80GHz *4

内存为4G

硬盘为一块400G SATA盘

操作系统为64位CentOS 5.3版本

二、测试方法

Handlersocket的客户端几乎涵盖了各种语言，都实现了通过以上两个端口对数据读写的操作，其中查询操作必须通过建立有索引的列来进行。

考虑到NoSQL在互联网行业应用较为广泛，采用PHP实现客户端程序的做法，通过一定的并发去读写数据，观测每秒读写的记录数作为主要的衡量指标。当然也可以利用Java的多线程进行并发测试，但由于篇幅和时间所限，本文不再涉及此方面的内容。

这里采用第三方实现的一个PHP客户端，网址为http://code.google.com/p/php-handlersocket/，可以编译到PHP运行环境中。

为了不对测试服务器产生额外的影响，测试客户端部署在另外一台独立的服务器上，运行的PHP的版本是5.3.5，web server是Nginx 0.8.54，通过fastcgi的方式调用PHP服务。使用apache ab工具实现多个请求和并发操作。

测试分为两个步骤，首先是写操作，通过500个请求，每个请求写入10000条记录，并发度为2来共写入500万条数据，数据的key为数字1到5000000，value大小为100个字节。然后是读操作，也是用500个请求，每个请求随机根据key值读出10000条记录，并发度为10共读出500万条记录，评测的重点是写入和读出数据的时间，以及在此过程中服务器的资源使用情况。

MySQL 数据库安装：

一、安装MySQL

通过编译源码的方式安装MySQL，这里选择的版本是5.5.8版本。由于这不是本文的重点，这里只简单的提及一下要点。

首先到MySQL的官网http://dev.mysql.com/downloads/mysql/下载源码，要注意的是从MySQL 5.5版本开始需要Cmake编译工具和bison。然后开始安装：

安装完成后配置my.cnf文件，最重要的参数是分配给innodb存储引擎的内存大小，也就是innodb_buffer_pool_size参数，这里设置为2G。

[root@localhost mysql558]# vi my.cnf  
 
……  
 
innodb_buffer_pool_size = 2G  
 
……

二、安装HandlerSocket

首先到以下地址下载代码：

https://github.com/ahiguti/HandlerSocket-Plugin-for-MySQL

开始安装HandlerSocket：

[root@localhost handlersocket]# tar -zxvf ahiguti-HandlerSocket-Plugin-for-MySQL-1.0.6-67-g25f4957.tar.gz  
 
[root@localhost handlersocket]# cd handlersocket/  
[root@localhost handlersocket]# ./autogen.sh  
 
[root@localhost handlersocket]# ./configure --with-mysql-source=/home/handlersocket/mysql-5.5.8 --with-mysql-bindir=/home/handlersocket/mysql558/bin --with-mysql-plugindir=/home/handlersocket/mysql558/lib/plugin  
 
[root@localhost handlersocket]# make  
 
[root@localhost handlersocket]# make install

三、修改MySQL配置

在my.cnf配置文件增加以下内容：

[root@localhost mysql558]# vi my.cnf  
 
[mysqld]  
 
......  
 
loose_handlersocket_port = 9998 
 
# the port number to bind to (for read requests)  
 
loose_handlersocket_port_wr = 9999 
 
# the port number to bind to (for write requests)  
 
loose_handlersocket_threads = 16 
 
# the number of worker threads (for read requests)  
 
loose_handlersocket_threads_wr = 16 
 
# the number of worker threads (for write requests)  
 
open_files_limit = 65535 
 
# to allow handlersocket accept many concurrent connections  
 
#make open_files_limit as large as possible.

这里增加的这些主要是针对handlersocket的配置，它有2个端口，9998用来读数据，9999读写均可，但是通过9998来读的效率更高。这里我们设置处理读写的线程数均为16个，另外为了处理更多的并发连接，设置能打开的文件描述符个数为65535。

四、安装MySQL授权表并启动数据库：

[root@localhost mysql558]# scripts/mysql_install_db --user=mysql 
 
[root@localhost mysql558]# bin/mysqld_safe --user=mysql &

五、登录MySQL安装HandlerSocket Plugin：

[root@localhost mysql558]# bin/mysql -u root -p  
 
mysql> install plugin handlersocket soname 'handlersocket.so';  
 
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

通过以下命令查看也可见handlersocket已经成功安装到MySQL中：

mysql> show processlist;  
mysql> show plugins;

测试结果：

一、写操作

成功写入500万条记录，共耗时4300秒，平均每秒写入数据1163笔。

写入过程中，服务器比较稳定，CPU使用率平稳，Idle值稳定在70到72之间，等待时间稳定在14到19之间。内存分配上的变化较大，free部分从1.3G下降到25M，buffer部分从630M下降到65M，cache部分从1.5G上升到2.9G，虚拟内存从0上升到376K，但是没有交换区到内存的换入换出。磁盘IO表现平稳，每秒写入的块数稳定在10000到12000之间。

二、读操作

成功读出500万条记录，共耗时193秒，平均每秒读出数据25906笔。

读数据过程中没有发生磁盘IO。CPU较繁忙，Idle在39到51之间，等待CPU资源的进程一直在1到6个之间。内存表现平稳没有波动。

通过以上测试结果可以说明，写入的数据完全缓存到了文件系统中，所以cache部分占用的内存大量增加，这也是读取数据的时候没有发生磁盘IO的原因。

总结：

要说明的是，虽然这是一份真实的测试数据，但是并不一定具有普遍意义。因为应用场景是千差万别的，服务器的资源配置、数据记录的多少、单条数据的大小、读写的比例、客户端程序的质量等因素都会影响测试结果，甚至差别会非常大，对我们来说，更重要的是了解这个NoSQL产品的特性，知道它的适用场景，并且能够根据自己实际的应用场景针对性的进行测试，这样才能做到针对性的选型，只有最适合自己需求的产品才是最好的产品。

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