MySQL性能基準測試對比：MySQL 5.7與MySQL 8.0

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在Oracle MySQL團隊的推動下，MySQL 8.0發生了巨大的變化和修改。

物理文件已更改。例如，*.frm，* .TRG，*.TRN和* .par 不再存在。添加了大量的新特性，如通用表表達式(Common Table Expressions CTE)，窗口函數（Window Functions），不可見索引（ Invisible Indexes），正則表達式（regexp） -MySQL8.0現在已經完全支持Unicode，且具有多字節安全特性。數據字典也發生了變化。它現在與一個事務性數據字典合并，該字典存儲有關數據庫對象的信息。與以前的版本不同，字典數據存儲在元數據文件和非事務表中。

安全性得到了改進，caching_sha2_password認證方式取代了之前的mysql_native_password認證方式，成為默認的身份驗證方式。它提供了更強大的靈活性，而且也加強了安全性，即它要求必須使用安全連接或通過RSA密鑰對實現的支持密碼交換的未加密鏈接。

有了MySQL 8.0提供的所有這些很出色的功能，以及進行的增強和改進，我們團隊很有興趣來了解下MySQL 8.0當前版本的性能情況。特別是考慮到我們針對MySQL 8.0.x設計的ClusterControl正在進行中（請繼續保持關注）。這篇博文不會討論MySQL8.0的特性，但打算將其性能與MySQL 5.7進行對比，看看它是如何改進的。

Server Setup and Environment服務器設置和環境

對于此基準測試，我打算使用基于AWS EC2最小配置的系統環境：

· 實例類型：t2.xlarge實例

· 存儲：gp2（SSD存儲，最小100 IOPS，最大16000 IOPS）

· 虛擬CPU：4

· 內存：16GiB

· MySQL5.7版本：MySQLCommunity Server (GPL) 5.7.24

· MySQL8.0版本：MySQLCommunity Server - GPL 8.0.14

在這個基準測試中，我也針對一些參數項的取值進行了配置，它們是：

· innodb_max_dirty_pages_pct= 90 ##這是MySQL 8.0中的默認值。

· innodb_max_dirty_pages_pct_lwm= 10 ##這是MySQL 8.0中的默認值

· innodb_flush_neighbors=0

· innodb_buffer_pool_instances=8

· innodb_buffer_pool_size=8GiB

這里對兩個版本（MySQL 5.7和MySQL 8.0）其余參數項的配置是參照ClusterControl的my.cnf模板進行調優。

此外，我在這里不使用MySQL8.0的新身份驗證方式，即caching_sha2_password認證方式。替代的是在這兩個版本中都使用mysql_native_password，外加配置innodb_dedicated_serve=OFF(默認值)，因為innodb_dedicated_serve是MySQL 8.0的新特性。

為了簡化工作，我使用ClusterControl配置MySQL 5.7 Community version節點，然后把該節點從集群中的剔除，使其成為一個單獨主機，并關閉集群控制主機，使MySQL 5.7節點處于休眠狀態(不監控流量)。從技術上講，MySQL 5.7和MySQL8.0都是休眠節點，在節點上沒有活動連接通，因此它基本上是一個純粹的基準測試。

Commands and Scripts Used使用的命令和腳本

對于此任務，sysbench用于測試和負載模擬這兩個環境。以下測試中使用的命令和腳本：

sb-prepare.sh
 #!/bin/bash 
host=$1#host192.168.10.110port=3306user='sysbench'password='MysqP@55w0rd'table_size=500000rate=20ps_mode='disable'sysbench/usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua --db-driver=mysql --threads=1--max-requests=0 --time=3600 --mysql-host=$host --mysql-user=$user--mysql-password=$password --mysql-port=$port --tables=10 --report-interval=1--skip-trx=on --table-size=$table_size --rate=$rate --db-ps-mode=$ps_modeprepare

sb-run.sh

#!/usr/bin/envbash3 
host=$1port=3306user="sysbench"password="MysqP@55w0rd"table_size=100000tables=10rate=20ps_mode='disable'threads=1events=0time=5trx=100path=$PWD
 counter=1
 
echo "thread,cpu" >${host}-cpu.csv 
for i in 16 32 64 128 256 512 1024 2048; 
do
 threads=$i
 mysql -h $host -e"SHOW GLOBAL STATUS" >> $host-global-status.logtmpfile=$path/${host}-tmp${threads}touch $tmpfile/bin/bashcpu-checker.sh $tmpfile $host $threads &
 
/usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua--db-driver=mysql --events=$events --threads=$threads --time=$time--mysql-host=$host --mysql-user=$user --mysql-password=$password--mysql-port=$port --report-interval=1 --skip-trx=on --tables=$tables--table-size=$table_size --rate=$rate --delete_inserts=$trx --order_ranges=$trx--range_selects=on --range-size=$trx --simple_ranges=$trx --db-ps-mode=$ps_mode--mysql-ignore-errors=all run | tee -a $host-sysbench.log
 
echo"${i},"`cat ${tmpfile} | sort -nr | head -1` >> ${host}-cpu.csv
unlink ${tmpfile}
 mysql -h $host -e"SHOW GLOBAL STATUS" >> $host-global-status.log
done
 
python $path/innodb-ops-parser.py $host
 mysql -h $host -e "SHOW GLOBALVARIABLES" >> $host-global-vars.log

因此，腳本只是準備sbtestschema并填充表和記錄。然后，它使用

/usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua腳本執行讀/寫負載測試。該腳本轉儲全局狀態和MySQL變量，收集CPU利用率，并解析由腳本innodb-ops-parser.py處理的InnoDB行操作。腳本根據基準測試期間收集的轉儲日志生成* .csv文件，我在這里使用Excel電子表格從* .csv文件生成圖表。請檢查 github中提交的代碼。

現在，讓我們繼續處理圖表結果！

InnoDB行操作

基本上在這里，我只提取了InnoDB行操作，它執行查找（讀取），刪除，插入和更新。當線程數量增加時，MySQL 8.0明顯優于MySQL 5.7！在這兩個版本中都沒有針對配置項進行任何個性化變更，只有我統一配置的參數項。所以這兩個版本中的配置幾乎都使用默認值。

有趣的是，MySQL團隊關于新版本中讀寫性能的聲明，這些圖表指出了性能的顯著提高，特別是在高負載服務器上。想一下MySQL 5.7和MySQL 8.0在InnoDB行操作上的區別，確實存在有很大的不同，特別是當線程數增加的時候。MySQL 8.0表明，無論工作負載如何，它都能高效地運行。

事務處理

如上圖所示，MySQL 8.0的結果趨勢顯示出其處理事務所需的時間的巨大變化。縱軸數值越低，代表性能越好，意味著處理事務的速度更快。處理的事務統計表（第二張表）還顯示出這兩個版本處理事務的數量沒有差異。這意味著，兩個版本處理的事務數量幾乎相同，但它們的完成速度不同。雖然MySQL 5.7在較低的負載下可以大量事務，但是實際的負載，特別是在生產中，可能會更高——尤其是在最繁忙的時期。

上面的圖仍然顯示的是兩個版本能夠處理的事務數量，只是將讀和寫分離開來。然而，圖中實際上是存在異常值，而我沒有將這些值包括在內，因為它們是這一小部分異常結果會扭曲圖形。

MySQL 8.0體現出一個很大的改進，特別是對于讀取。表現在寫操作的效率上，特別是對于高工作負載的服務器。在8.0版本中，影響MySQL讀取性能的重要新增支持是：可以按降序(或正向索引掃描)創建索引的能力。以前的版本只有升序或反向索引掃描，如果需要降序，MySQL必須執行filesort（如果需要filesort，需要檢查max_length_for_sort_data的值）。當最有效的掃描順序混合某些列的升序和其他列的降序時，降序索引還使優化器可以使用多列索引。有關詳細信息，請參見此處。

CPU資源

在此基準測試中，我決定測試一些硬件資源，尤其是CPU利用率。

讓我先解釋一下如何在基準測試中獲取CPU使用率。在對數據庫進行基準測試時，sysbench測試結果中不包括在此過程中使用的硬件資源的統計信息。因此，我所做的是通過創建文件的方式來創建標識，通過SSH連接到目標主機，然后用Linux命令“top”收集數據并在測試結束前進行解析，然后再次收集。然后分析出mysqld進程占用最大的CPU使用量，最后刪除該標識文件。你可以查看我在github上的代碼。

讓我們再次討論圖表結果，似乎表明MySQL 8.0消耗了大量的CPU，超過MySQL 5.7。然而，MySQL 8.0可能必須消耗額外的CPU在新的變量配置上。例如，這些變量可能會影響您的MySQL 8.0：

· innodb_log_spin_cpu_abs_lwm = 80

· innodb_log_spin_cpu_pct_hwm = 50

· innodb_log_wait_for_flush_spin_hwm = 400

· innodb_parallel_read_threads = 4

在此基準測試中，具有默認值的變量將保留其默認值。由于MySQL 8.0重新設計了InnoDB寫入REDO日志的方式（這是一個改進），前三個變量可配置處理重做日志的使用的CPU資源。例如，變量innodb_log_spin_cpu_pct_hwm具有CPU親和性，這意味著如果mysqld僅綁定到4個內核，它將忽略其他CPU內核。對于并行讀取線程，在MySQL 8.0中添加了一個新變量，您可以調整要使用的線程數。

然而，我沒有深入研究這個問題。可以通過利用MySQL8.0提供的特性來提高性能。

結論

MySQL 8.0中有許多改進。基準測試結果顯示，與MySQL 5.7相比，MySQL 8.0不僅在處理讀負載時，而且在讀寫混合的高負載下的性能都取得了令人矚目的進步。

再來看MySQL 8.0的新特性，看起來它不僅利用了最新的軟件技術（如Memcached的改進，遠程管理以獲得更好的DevOps工作性能等），還有硬件。例如，用UTF8MB4替換latin1作為默認字符編碼。這意味著它需要更多的磁盤空間，因為UTF8在非US-ASCII字符上需要2個字節。雖然此基準測試沒有利用使用caching_sha2_password的新身份驗證方法，但它是否使用加密不會影響性能。一旦經過身份驗證，它就會存儲在緩存中，這意味著身份驗證只進行一次。因此，如果您在客戶端只使用一個用戶，則不會出現問題，并且比以前的版本更安全。

由于MySQL利用最新的硬件和軟件，因此會更改其默認變量。你可以在這里閱讀更多細節。

總的來說，MySQL 8.0的性能已經遠超過MySQL 5.7了。