10. テストキット Tiny TPC-C

10.1. TPC-Cとは

TPC-C とは、 TPC によって策定されたベンチマーク仕様の一つです。 卸売業における注文・支払いなどの業務をモデルにしたトランザクションを実行し、システムの性能を測定します。 データベースのER図を以下に示します。

_images/tpc-c.png

  • warehouse : 倉庫を表しています。 このテーブルのレコード数がデータベース全体の規模を決めるスケールファクターになっています。

  • district : 配送区域を表しています。 倉庫あたり10の配送区域があります。

  • customer : 顧客を表しています。 配送区域あたり3,000の顧客がいます。

  • history : 支払い履歴を表しています。 初期値として顧客あたり1件の支払い履歴があり、支払いを行うと増加していきます。

  • item : 商品を表しています。 このテーブルのレコード数は10万で固定されています。

  • stock : 在庫を表しています。 倉庫あたり10万の在庫データを持っています。

  • orders : 注文を表しています。 初期値として顧客あたり1つの注文があり、注文ごとに増加していきます。

  • order_line : 注文明細を表しています。 注文あたり平均10件の注文明細が作られます。

  • new_orders : 未配送の新規注文を表しています。 初期値として30%の顧客が1件ずつ未配送の新規注文を抱えており、注文ごとに増加し、配送ごとに減少します。

TPC-Cでは5種類のトランザクションが定義されています。 5種類のトランザクションの実行比率は10:10:1:1:1となっています。

  • New-Order : 注文処理です。

  • Payment : 支払い処理です。

  • Order-Status : 注文状況を確認する処理です。

  • Delivery : 配送処理です。

  • Stock-Level : 在庫状況を確認する処理です。

New-Orderトランザクションの内容を擬似コードで表すと、以下のようになります。

SELECT FROM warehouse JOIN customer;
SELECT FROM district FOR UPDATE;
UPDATE district;
INSERT INTO orders;
INSERT INTO new_orders;

LOOP {
  SELECT FROM item;
  SELECT FROM stock FOR UPDATE;
  UPDATE stock;
  INSERT INTO order_line;
}

COMMIT;

同様に、Paymentトランザクションの内容を以下に示します。

SELECT FROM warehouse FOR UPDATE;
UPDATE warehouse;
SELECT FROM district FOR UPDATE;
UPDATE district;
SELECT FROM customer;
SELECT FROM customer FOR UPDATE;
UPDATE customer;
INSERT INTO history;
COMMIT;

Order-Statusトランザクションの内容を以下に示します。

SELECT FROM customer;
SELECT FROM customer;
SELECT FROM orders WHERE id = (SELECT MAX(id) FROM orders);
SELECT FROM order_line;
COMMIT;

Deliveryトランザクションの内容を以下に示します。

LOOP {
  SELECT FROM new_orders WHERE id = (SELECT MIN(id) FROM new_orders) FOR UPDATE;
  DELETE FROM new_orders;
  SELECT FROM orders FOR UPDATE;
  UPDATE orders;
  UPDATE order_line;
  SELECT FROM order_line;
  UPDATE customer;
}

COMMIT;

Stock-Levelトランザクションの内容を以下に示します。

SELECT FROM district JOIN order_line JOIN stock;
COMMIT;

TPC-CのCRUD図を以下に示します。

Transaction

warehouse

district

customer

history

item

stock

orders

new_orders

order_line

New-Order

R

RU

R

R

RU

C

C

C

Payment

RU

RU

RU

C

Order-Status

R

R

R

Delivery

U

RU

RD

RU

Stock-Level

R

R

R

10.2. Tiny TPC-Cとは

Tiny TPC-Cは、TPC-C Standard Specification 5.11の仕様を抜粋しJdbcRunnerのスクリプトとして実装したものです。 仕様書のうち以下の章節を実装しています。

  • 1 LOGICAL DATABASE DESIGN

  • 2 TRANSACTION and TERMINAL PROFILES

    • 2.4 The New-Order Transaction (2.4.1.1、2.4.3を除く)

    • 2.5 The Payment Transaction (2.5.1.1、2.5.3を除く)

    • 2.6 The Order-Status Transaction (2.6.1.1、2.6.3を除く)

    • 2.7 The Delivery Transaction (2.7.1.1、2.7.2、2.7.3を除く)

    • 2.8 The Stock-Level Transaction (2.8.1、2.8.3を除く)

  • 4 SCALING and DATABASE POPULATION

    • 4.3 Database Population

  • 5 PERFORMANCE METRICS and RESPONSE TIME

    • 5.2 Pacing of Transactions by Emulated Users

      • 5.2.4 Regulation of Transaction Mix

それ以外の章節については実装されていないか、仕様を満たしていません。 従ってTiny TPC-Cのテスト結果は正式なTPC-Cのスコアではありません。

Tiny TPC-Cは以下の2つのスクリプトから構成されています。

  • scripts/tpcc_load.js : テストデータ生成用スクリプト

  • scripts/tpcc.js : テスト用スクリプト

10.3. 動作確認RDBMS

Tiny TPC-Cは、以下のRDBMSで動作確認をしています。

  • Oracle Database 21c

  • MySQL 8.0

  • PostgreSQL 15

10.4. テストの準備

MySQLにおけるテストの準備手順を以下に示します。 Oracle Database、PostgreSQLについてはscripts/tpcc_load.jsのコメントをご参照ください。

10.4.1. データベースの作成

MySQLにrootユーザーで接続し、tpccデータベースを作成します。

shell> mysql -u root -p

sql> CREATE DATABASE tpcc;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

10.4.2. ユーザーの作成

tpccユーザーを作成します。

sql> CREATE USER tpcc@'%' IDENTIFIED BY 'tpcc';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

sql> GRANT ALL PRIVILEGES ON tpcc.* TO tpcc@'%';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

ネットワーク環境によっては、接続元ホストを制限したりtpccをより安全なパスワードに変更したりすることをおすすめします。

10.4.3. テストデータの生成

scripts/tpcc_load.jsを用いてテストデータを生成します。 このスクリプトは以下の処理を行っています。

  • テーブルの削除

  • テーブルの作成

  • データロード

  • インデックスの作成 (MySQLの主キーはデータロード前に作成)

  • 統計情報の更新

shell> java JR ../scripts/tpcc_load.js -logDir logs_sample10
13:20:49 [INFO ] > JdbcRunner 1.3.1
13:20:49 [INFO ] [Config]
Program start time   : 20230331-132048
Script filename      : ../scripts/tpcc_load.js
JDBC driver          : -
JDBC URL             : jdbc:mysql://localhost:3306/tpcc?rewriteBatchedStatements=true
JDBC user            : tpcc
Load mode            : true
Number of agents     : 4
Auto commit          : false
Debug mode           : false
Trace mode           : false
Log directory        : logs_sample10
Parameter 0          : 0
Parameter 1          : 0
Parameter 2          : 0
Parameter 3          : 0
Parameter 4          : 0
Parameter 5          : 0
Parameter 6          : 0
Parameter 7          : 0
Parameter 8          : 0
Parameter 9          : 0
13:20:49 [INFO ] Tiny TPC-C - data loader
13:20:49 [INFO ] -param0  : Scale factor (default : 16)
13:20:49 [INFO ] -nAgents : Parallel loading degree (default : 4)
13:20:49 [INFO ] Scale factor            : 16
13:20:49 [INFO ] Parallel loading degree : 4
13:20:49 [INFO ] Dropping tables ...
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.order_line'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.new_orders'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.orders'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.stock'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.item'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.history'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.customer'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.district'
13:20:49 [WARN ] JavaException: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Unknown table 'tpcc.warehouse'
13:20:49 [INFO ] Creating tables ...
13:20:49 [INFO ] Loading item ...
13:20:50 [INFO ] item : 10000 / 100000
13:20:50 [INFO ] item : 20000 / 100000
13:20:51 [INFO ] item : 30000 / 100000
13:20:51 [INFO ] item : 40000 / 100000
13:20:51 [INFO ] item : 50000 / 100000
13:20:51 [INFO ] item : 60000 / 100000
13:20:51 [INFO ] item : 70000 / 100000
13:20:52 [INFO ] item : 80000 / 100000
13:20:52 [INFO ] item : 90000 / 100000
13:20:52 [INFO ] item : 100000 / 100000
13:20:52 [INFO ] Loading warehouse id 4 by agent 2 ...
13:20:52 [INFO ] Loading warehouse id 2 by agent 3 ...
13:20:52 [INFO ] Loading warehouse id 3 by agent 0 ...
13:20:52 [INFO ] Loading warehouse id 1 by agent 1 ...
...
13:23:11 [INFO ] [Agent 2] orders : 30000 / 30000
13:23:15 [INFO ] [Agent 0] orders : 30000 / 30000
13:23:16 [INFO ] [Agent 1] orders : 30000 / 30000
13:23:16 [INFO ] [Agent 3] orders : 30000 / 30000
13:23:16 [INFO ] Creating indexes ...
13:23:21 [INFO ] Analyzing tables ...
13:23:21 [INFO ] Completed.
13:23:21 [INFO ] < JdbcRunner SUCCESS

「Unknown table 'order_line'」などの警告は、存在しないテーブルを削除しようとして出力されるものです。 無視して構いません。

-param0を指定することによって、スケールファクターを変更できます。 スケールファクター1あたりwarehouseテーブルのレコード数が1増加し、その他のテーブルについてもレコード数が以下のように増加します。 デフォルトのスケールファクターは16です。

Table

Records

warehouse

sf x 1

district

sf x 10

customer

sf x 30,000

history

sf x 30,000

item

100,000

stock

sf x 100,000

orders

sf x 30,000

new_orders

sf x 9,000

order_line

sf x 300,000 (approx.)

-nAgentsを指定することによって、ロードの並列度を変更できます。 CPUコア数の多い環境では、並列度を上げることでロード時間を短縮できます。 デフォルトの並列度は4です。

shell> java JR ../scripts/tpcc_load.js -nAgents 8 -param0 100

10.5. テストの実行

scripts/tpcc.jsを用いてテストを実行します。 以下の例ではlocalhostのRDBMSに対してテストを行っていますが、実際にはJdbcRunnerとRDBMSを異なるコンピューターに配置することをおすすめします。

shell> java JR ../scripts/tpcc.js -logDir logs_sample10 -warmupTime 300 -measurementTime 900
13:23:21 [INFO ] > JdbcRunner 1.3.1
13:23:21 [INFO ] [Config]
Program start time   : 20230331-132321
Script filename      : ../scripts/tpcc.js
JDBC driver          : -
JDBC URL             : jdbc:mysql://localhost:3306/tpcc
JDBC user            : tpcc
Warmup time          : 300 sec
Measurement time     : 900 sec
Number of tx types   : 5
Number of agents     : 16
Connection pool size : 16
Statement cache size : 40
Auto commit          : false
Sleep time           : 0,0,0,0,0 msec
Throttle             : - tps (total)
Debug mode           : false
Trace mode           : false
Log directory        : logs_sample10
Parameter 0          : 0
Parameter 1          : 0
Parameter 2          : 0
Parameter 3          : 0
Parameter 4          : 0
Parameter 5          : 0
Parameter 6          : 0
Parameter 7          : 0
Parameter 8          : 0
Parameter 9          : 0
13:23:23 [INFO ] Tiny TPC-C
13:23:23 [INFO ] Scale factor : 16
13:23:23 [INFO ] tx0 : New-Order transaction
13:23:23 [INFO ] tx1 : Payment transaction
13:23:23 [INFO ] tx2 : Order-Status transaction
13:23:23 [INFO ] tx3 : Delivery transaction
13:23:23 [INFO ] tx4 : Stock-Level transaction
13:23:24 [INFO ] [Warmup] -299 sec, 24,23,4,2,6 tps, (24,23,4,2,6 tx)
13:23:25 [INFO ] [Warmup] -298 sec, 29,28,3,3,1 tps, (53,51,7,5,7 tx)
13:23:26 [INFO ] [Warmup] -297 sec, 40,44,1,3,3 tps, (93,95,8,8,10 tx)
...
13:43:21 [INFO ] [Progress] 898 sec, 125,119,12,14,12 tps, 106699,106695,10668,10674,10673 tx
13:43:22 [INFO ] [Progress] 899 sec, 125,128,11,12,11 tps, 106824,106823,10679,10686,10684 tx
13:43:23 [INFO ] [Progress] 900 sec, 119,114,16,14,10 tps, 106943,106937,10695,10700,10694 tx
13:43:23 [INFO ] [Total tx count] 106943,106937,10695,10700,10694 tx
13:43:23 [INFO ] [Throughput] 118.8,118.8,11.9,11.9,11.9 tps
13:43:23 [INFO ] [Response time (minimum)] 3,2,0,19,9 msec
13:43:23 [INFO ] [Response time (50%tile)] 70,17,6,156,116 msec
13:43:23 [INFO ] [Response time (90%tile)] 157,45,23,287,235 msec
13:43:23 [INFO ] [Response time (95%tile)] 182,58,29,321,261 msec
13:43:23 [INFO ] [Response time (99%tile)] 228,104,43,387,301 msec
13:43:23 [INFO ] [Response time (maximum)] 396,298,108,557,490 msec
13:43:23 [INFO ] < JdbcRunner SUCCESS

TPC-Cでは5種類のトランザクションが定義されており、結果は左からNew-Order、Payment、Order-Status、Delivery、Stock-Levelトランザクションのものとなっています。

TPC-CのスコアにはNew-Orderトランザクションの1分あたりの実行回数を用いることが多いです。 上記の例では15分間で106,943txですから、スコアは7,129.5tpmとなります。