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DTU-Vergleichstest

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Gilt für:: Azure SQL-Datenbank

Eine Datenbanktransaktionseinheit (Database Transaction Unit, DTU) ist eine Maßeinheit, die einer Kombination der Messwerte für CPU, Arbeitsspeicher, Lesevorgänge und Schreibvorgänge entspricht. Physische Merkmale (CPU, Arbeitsspeicher, E/A), die jedem DTU-Measure zugeordnet sind, werden mithilfe eines Vergleichstests kalibriert, der eine realitätsnahe Datenbankworkload simuliert. In diesem Artikel finden Sie eine Zusammenfassung zur DTU-Benchmark sowie Informationen zum Schema, zu den verwendeten Transaktionstypen, zur Workloadkombination, zu Benutzer*innen und Geschwindigkeit, Skalierungsregeln und Metriken in Zusammenhang mit dem Benchmark.

Allgemeinere Informationen zum DTU-basierten Kaufmodell finden Sie unter der Übersicht über das DTU-basierte Kaufmodell.

Übersicht über den Vergleichstest

Die DTU-Benchmark misst die Leistung einer Kombination grundlegender Datenbankvorgänge, die bei OLTP-Workloads (Online Transaction Processing, Onlinetransaktionsverarbeitung) am häufigsten vorkommen. Obwohl der Vergleichstest speziell für das Cloud Computing konzipiert ist, wurden das Datenbankschema, der Datenbestand und Transaktionen so gestaltet, dass sie für die grundlegenden Elemente der am häufigsten vorkommenden OLTP-Workloads repräsentativ sind.

Korrelieren von Vergleichstestergebnissen mit realer Datenbankleistung

Wichtig ist der Hinweis, dass alle Benchmarks nur repräsentativen und informativen Charakter haben. Die mit der Vergleichstestanwendung erzielten Transaktionsraten entsprechen nicht denjenigen, die mit anderen Anwendungen erzielt werden. Der Vergleichstest umfasst eine Zusammenstellung verschiedener Typen von Transaktionen, die auf ein Schema angewendet werden, das einen Bereich von Tabellen und Datentypen enthält. Während für den Vergleichstest dieselben grundlegenden Vorgänge ausgeführt werden, die für alle OLTP-Workloads üblich sind, wird keine spezifische Klasse von Datenbank oder Anwendung abgebildet. Ziel des Vergleichstests ist das Bereitstellen eines vernünftigen Richtwerts für die relative Leistung einer Datenbank, der bei einer Hoch- oder Herunterskalierung der Computegröße erwartet werden kann.

In der Praxis haben Datenbanken eine unterschiedliche Größe und Komplexität, müssen verschiedene Kombinationen von Workloads bewältigen und reagieren auf unterschiedliche Weise. Beispielsweise kann eine E/A-intensive Anwendung E/A-Schwellenwerte früher erreichen, oder eine CPU-intensive Anwendung kann CPU-Grenzwerte früher erreichen. Es gibt keine Garantie, dass eine bestimmte Datenbank bei steigender Last auf die gleiche Weise wie im Vergleichstest skaliert wird.

Der Vergleichstest und seine Methoden werden nachstehend ausführlich beschrieben.

Schema

Das Schema zeichnet sich durch ausreichende Vielfalt und Komplexität aus, um eine Vielzahl von Vorgängen zu unterstützen. Der Vergleichstest wird auf eine Datenbank angewendet, die aus sechs Tabellen besteht. Die Tabellen gehören zu drei Kategorien: feste Größe, Skalierung und anwachsend. Es gibt zwei Tabellen mit fester Größe, drei Skalierungstabellen und eine anwachsende Tabelle. Die Tabellen mit fester Größe haben eine konstante Anzahl von Zeilen. Die Skalierungstabellen haben eine Kardinalität, die proportional zur Datenbankleistung ist, sich jedoch während des Vergleichstests nicht ändert. Die anwachsende Tabelle hat anfänglich dieselbe Größe wie eine Skalierungstabelle, doch ihre Kardinalität ändert sich im Verlauf des Vergleichstests, da Zeilen eingefügt und gelöscht werden.

Das Schema enthält eine Kombination von Datentypen, wie z. B. ganze Zahl, numerisch, Zeichen und Datum/Uhrzeit. Das Schema enthält primäre und sekundäre Schlüssel, aber keine Fremdschlüssel, was bedeutet, dass es keine Einschränkungen der referentiellen Integrität zwischen Tabellen gibt.

Ein Datengenerierungsprogramm erzeugt die Daten für die ursprüngliche Datenbank. Ganzzahl- und numerische Daten werden anhand verschiedener Strategien generiert. Mitunter werden Werte zufällig über einen Bereich verteilt. In anderen Fällen wird eine Gruppe von Werten nach dem Zufallsprinzip permutiert, um sicherzustellen, dass eine bestimmte Verteilung beibehalten wird. Textfelder werden anhand einer gewichteten Liste von Wörtern generiert, um realistisch wirkende Daten zu erstellen.

Die Datenbankgröße basiert auf einem Skalierungsfaktor. Der Skalierungsfaktor (abgekürzt SF) bestimmt die Kardinalität der Skalierungs- und anwachsenden Tabellen. Wie im folgenden Abschnitt "Benutzer und Geschwindigkeit" beschrieben, werden die Datenbankgröße, Anzahl der Benutzer und maximale Leistung allesamt proportional zueinander skaliert.

Transaktionen

Die Workload besteht aus neun Transaktionstypen, wie in der folgenden Tabelle dargestellt. Jede Transaktion ist darauf ausgelegt, eine bestimmte Gruppe von Systemmerkmalen in der Datenbank-Engine und in der Systemhardware in starker Abgrenzung zu den anderen Transaktionen hervorzuheben. Dieser Ansatz erleichtert das Bewerten der Auswirkung verschiedener Komponenten auf die Gesamtleistung. Beispielsweise erzeugt die Transaktion „Leseintensiv“ eine hohe Anzahl von Lesevorgängen auf dem Datenträger.

Transaktionstyp BESCHREIBUNG
Nicht leseintensiv SELECT, speicherintern, schreibgeschützt
Mittel leseintensiv SELECT, zumeist speicherintern, schreibgeschützt
Leseintensiv SELECT, zumeist nicht speicherintern, schreibgeschützt
Nicht aktualisierungsintensiv UPDATE; speicherintern, lesen/schreiben
Aktualisierungsintensiv UPDATE, zumeist nicht speicherintern, lesen/schreiben
Nicht einfügungsintensiv INSERT, speicherintern; lesen/schreiben
Einfügungsintensiv INSERT, zumeist nicht speicherintern, lesen/schreiben
Löschen DELETE, Kombination aus speicherintern und nicht speicherintern, lesen/schreiben
CPU-intensiv SELECT, speicherintern, relativ hohe CPU-Last, schreibgeschützt

Kombination von Workloads

Transaktionen werden zufällig aus einer gewichteten Verteilung in der folgenden Kombination ausgewählt. Die Kombination weist ein Verhältnis von Lese- zu Schreibvorgängen von ca. 2:1 auf.

Transaktionstyp % der Kombination
Nicht leseintensiv 35
Mittel leseintensiv 20
Leseintensiv 5
Nicht aktualisierungsintensiv 20
Aktualisierungsintensiv 3
Nicht einfügungsintensiv 3
Einfügungsintensiv 2
Löschen 2
CPU-intensiv 10

Benutzer und Geschwindigkeit

Die Workload des Vergleichstests stammt von einem Tool, das Transaktionen über verschiedene Verbindungen übermittelt, um das Verhalten vieler gleichzeitiger Benutzer zu simulieren. Obwohl alle Verbindungen und Transaktionen computergeneriert sind, bezeichnen wir diese Verbindungen der Einfachheit halber als Benutzer. Obwohl jeder Benutzer unabhängig von allen anderen Benutzern operiert, führen alle Benutzer denselben Zyklus der unten aufgeführten Schritte aus:

  1. Herstellen einer Datenbankverbindung.
  2. Wiederholen bis zur Aufforderung zum Beenden:
    • Auswählen einer Transaktion nach dem Zufallsprinzip (aus gewichteter Verteilung)
    • Ausführen der ausgewählten Transaktion und Messen der Antwortzeit
    • Warten auf eine Geschwindigkeitsverzögerung
  3. Schließen der Datenbankverbindung
  4. Beenden

Die Geschwindigkeitsverzögerung (in Schritt 2c) wird nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, hat aber eine Verteilung mit durchschnittlich 1,0 Sekunden. Daher kann jeder Benutzer durchschnittlich höchstens eine Transaktion pro Sekunde generieren.

Skalierungsregeln

Die Anzahl der Benutzer wird von der Größe der Datenbank (in Skalierungsfaktoreinheiten) bestimmt. Für alle fünf Skalierungsfaktoreinheiten gibt es einen Benutzer. Aufgrund der Geschwindigkeitsverzögerung kann ein Benutzer durchschnittlich höchstens eine Transaktion pro Sekunde generieren.

Beim Skalierungsfaktor 500 (SF=500) hat die Datenbank 100 Benutzer und kann eine maximale Rate von 100 Transaktionen pro Sekunde (TPS) erreichen. Zum Erreichen einer höheren TPS-Rate sind mehr Benutzer und eine größere Datenbank erforderlich.

Messdauer

Ein gültiger Vergleichstestlauf erfordert eine stabile Messdauer von mindestens einer Stunde.

Metriken

Die Hauptmetriken im Vergleichstest sind Durchsatz und Antwortzeit.

  • Der Durchsatz ist die wesentliche Messgröße im Vergleichstest. Der Durchsatz wird als Transaktionen pro Zeiteinheit gemeldet, wobei alle Transaktionstypen gezählt werden.
  • Die Antwortzeit ist ein Maß für die Vorhersagbarkeit von Leistung. Die Einschränkung der Antwortzeit variiert je nach Dienstklasse, wobei höhere Dienstklassen strengere Anforderungen an die Antwortzeit haben (siehe unten).
Dienstklasse Durchsatzmaß Anforderung an die Antwortzeit
Premium Transaktionen pro Sekunde 95. Perzentil bei 0,5 Sekunden
Standard Transaktionen pro Minute 90. Perzentil bei 1,0 Sekunden
Grundlegend Transaktionen pro Stunde 80. Perzentil bei 2,0 Sekunden

Hinweis

Antwortzeitmetriken sind spezifisch für die DTU-Benchmark. Antwortzeiten für andere Workloads sind workloadabhängig und unterscheiden sich.

Nächste Schritte

Weitere Informationen zu Kaufmodellen und verwandten Konzepten finden Sie in den folgenden Artikeln: