resp-benchmark

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一个基于 Rust 构建的 RESP (Redis 序列化协议) 数据库基准测试工具，提供 Python 绑定。用于测试 Redis、Valkey、Tair 等 RESP 兼容数据库的性能。

主要功能

• 支持自定义命令模板和占位符
• 多线程并发测试
• 支持连接池和管道操作
• 支持 Redis 集群模式
• 提供 CLI 工具和 Python 库接口
• 内置 QPS 限流控制
• Lua 脚本支持：使用 Lua 脚本生成复杂的测试命令

安装

需要 Python 3.9 或更高版本。

pip install resp-benchmark

快速开始

命令行使用

# 基础基准测试
resp-benchmark -s 10 "SET {key uniform 100000} {value 64}"

# 加载数据然后测试
resp-benchmark --load -n 1000000 "SET {key sequence 100000} {value 64}"
resp-benchmark -s 10 "GET {key uniform 100000}"

# 自定义连接数和管道
resp-benchmark -c 128 -P 10 -s 30 "SET {key uniform 1000000} {value 128}"

# 使用 Lua 脚本
resp-benchmark --lua -s 10 "local key = bench.key(10000, 'uniform', 'test'); function generate() return {'SET', key(), bench.value(64)()} end"

# 使用 Lua 脚本文件
resp-benchmark --lua-file -s 10 workloads/hello.lua

Python 库使用

from resp_benchmark import Benchmark

# 初始化基准测试
bm = Benchmark(host="127.0.0.1", port=6379)

# 加载测试数据
bm.load_data(
    command="SET {key sequence 1000000} {value 64}", 
    count=1000000, 
    connections=128
)

# 运行基准测试
result = bm.bench(
    command="GET {key uniform 1000000}", 
    seconds=30, 
    connections=64
)

print(f"QPS: {result.qps}")
print(f"平均延迟: {result.avg_latency_ms}ms")
print(f"P99 延迟: {result.p99_latency_ms}ms")

# 使用 Lua 脚本
lua_script = """
local user_id = bench.key(10000, "uniform", "user_id")
local data = bench.value(64)
function generate()
    key = user_id()
    value = data()
    return { "SET", key, value }
end
"""
result = bm.bench(command=lua_script, seconds=30, connections=64, use_lua=True)

命令语法

resp-benchmark 使用强大的占位符系统来生成多样化和真实的测试数据：

键占位符

• {key uniform N}: 从 0 到 N-1 的随机键

  • 示例: {key uniform 100000} → key_0000099999

• {key sequence N}: 从 0 到 N-1 的顺序键（适用于加载数据）

  • 示例: {key sequence 100000} → key_0000000000, key_0000000001, ...

• {key zipfian N}: Zipfian 分布键（模拟真实世界的访问模式）

  • 示例: {key zipfian 100000} → 遵循指数为 1.03 的 Zipfian 分布

值占位符

• {value N}: N 字节的随机字符串

  • 示例: {value 64} → a8x9mK2p... (64 字节)

• {rand N}: 0 到 N-1 的随机数

  • 示例: {rand 1000} → 742

• {range N W}: 范围 N 内相差 W 的两个数字

  • 示例: {range 100 10} → 45 55

命令示例

# 字符串操作
SET {key uniform 1000000} {value 64}
GET {key uniform 1000000}
INCR {key uniform 100000}

# 列表操作
LPUSH {key uniform 1000} {value 64}
LINDEX {key uniform 1000} {rand 100}

# 集合操作
SADD {key uniform 1000} {value 64}
SISMEMBER {key uniform 1000} {value 64}

# 有序集合操作
ZADD {key uniform 1000} {rand 1000} {value 64}
ZRANGEBYSCORE {key uniform 1000} {range 1000 100}

# 哈希操作
HSET {key uniform 1000} {key uniform 100} {value 64}
HGET {key uniform 1000} {key uniform 100}

Lua 脚本支持

resp-benchmark 现在支持使用 Lua 脚本来生成更复杂的测试命令。

Lua API

在 Lua 脚本中，可以通过全局对象 bench 访问以下函数：

bench.key(range, distribution, name)

创建一个键生成器：

• range: 键的范围（0 到 range-1）
• distribution: 分布类型（"uniform"、"sequence"、"zipfian"）
• name: 生成器名称（用于在多个脚本实例间共享状态），同名生成器将共享状态。

返回一个可调用的函数，每次调用生成下一个键。

bench.value(size)

创建一个值生成器：

• size: 生成的随机字符串长度（字节数）

返回一个可调用的函数，每次调用生成指定长度的随机字符串。

bench.rand(range)

创建一个随机数生成器：

• range: 随机数范围（0 到 range-1）

返回一个可调用的函数，每次调用生成一个随机整数。

json.encode(data)

将 Lua 表转换为 JSON 字符串。

Lua 脚本要求

每个 Lua 脚本必须定义一个名为 generate 的全局函数，该函数不接受参数并返回一个字符串数组，表示 Redis 命令。

function generate()
    -- 生成命令逻辑
    return { "COMMAND", "arg1", "arg2", ... }
end

Lua 示例

基础示例

local key_gen = bench.key(10000, "uniform", "my_key")
local value_gen = bench.value(64)
function generate()
    return { "SET", key_gen(), value_gen() }
end

带条件逻辑的示例

local key_gen = bench.key(10000, "uniform", "cond_key")
local value_gen = bench.value(64)
local rand_gen = bench.rand(100)
function generate()
    local key = key_gen()
    local value = value_gen()
    local num = rand_gen()
    
    if num < 50 then
        return { "SET", key, value }
    else
        return { "GET", key }
    end
end

复杂数据结构示例

local key_gen = bench.key(1000, "uniform", "hash_key")
local field_gen = bench.key(100, "zipfian", "hash_field")
local value_gen = bench.value(32)
function generate()
    local key = key_gen()
    local field = field_gen()
    local value = value_gen()
    
    return { "HSET", key, field, value }
end

使用 JSON 编码的示例

local key_gen = bench.key(1000, "uniform", "json_key")
local id_rand = bench.rand(10000)
local name_rand = bench.rand(1000)
local score_rand = bench.rand(100)
function generate()
    local data = {
        id = id_rand(),
        name = "user_" .. name_rand(),
        score = score_rand()
    }
    local json_str = json.encode(data)
    local key = key_gen()
    
    return { "SET", key, json_str }
end

命令行选项

选项	描述	默认值
-h	服务器主机名	127.0.0.1
-p	服务器端口	6379
-u	认证用户名	""
-a	认证密码	""
-c	连接数（0 为自动）	0
-n	总请求数（0 为无限）	0
-s	持续时间（秒）（0 为无限）	0
-t	目标 QPS（0 为无限）	0
-P	管道深度	1
--cores	使用的 CPU 核心（逗号分隔）	全部
--cluster	启用集群模式	false
--load	仅加载数据，不进行基准测试	false
--short-connection	短连接模式：每次命令都创建新连接	false
--lua	使用 Lua 脚本生成随机命令	false
--lua-file	使用 Lua 脚本文件生成随机命令	false

高级特性

连接自动扩展

当指定 -c 0 时，resp-benchmark 根据系统资源和目标 QPS 自动确定最优连接数。

CPU 核心绑定

将基准测试线程绑定到特定 CPU 核心以获得一致的性能：

# 使用核心 0, 1, 2, 3
resp-benchmark --cores 0,1,2,3 -s 10 "SET {key uniform 100000} {value 64}"

速率限制

控制请求速率进行渐进式负载测试：

# 目标 10,000 QPS
resp-benchmark -t 10000 -s 30 "SET {key uniform 100000} {value 64}"

管道操作

使用管道进行批量操作：

# 每个连接管道 10 个请求
resp-benchmark -P 10 -c 128 -s 30 "SET {key uniform 100000} {value 64}"

集群模式

使用自动槽位分布测试 Redis 集群：

resp-benchmark --cluster -h cluster-endpoint -p 7000 -s 30 "SET {key uniform 100000} {value 64}"

性能优化

最佳实践

1. 预加载数据: 使用 --load 在基准测试前填充测试数据
2. 适当的连接数: 从 -c 128 开始，根据结果调整
3. 键分布: 读取使用 uniform，写入使用 sequence
4. 明智使用管道: 批量操作使用 -P 10，延迟测试使用 -P 1
5. 清洁状态: 测试之间清除数据以避免干扰

示例工作流程

# 1. 清除现有数据
redis-cli FLUSHALL

# 2. 加载测试数据
resp-benchmark --load -c 256 -P 10 -n 1000000 "SET {key sequence 100000} {value 64}"

# 3. 使用不同模式进行基准测试
resp-benchmark -c 128 -s 30 "GET {key uniform 100000}"    # 随机访问
resp-benchmark -c 128 -s 30 "GET {key zipfian 100000}"    # 真实访问模式

完整示例

字符串操作

# 基本 SET/GET
resp-benchmark --load -n 1000000 "SET {key sequence 100000} {value 64}"
resp-benchmark -s 10 "GET {key uniform 100000}"

# 大值
resp-benchmark -s 10 "SET {key uniform 10000} {value 1024}"

# 递增操作
resp-benchmark -s 10 "INCR {key uniform 10000}"

列表操作

# 构建列表
resp-benchmark --load -n 1000000 "LPUSH {key sequence 1000} {value 64}"

# 随机访问
resp-benchmark -s 10 "LINDEX {key uniform 1000} {rand 1000}"

# 范围操作
resp-benchmark -s 10 "LRANGE {key uniform 1000} {range 1000 10}"

集合操作

# 填充集合
resp-benchmark --load -n 1000000 "SADD {key sequence 1000} {key sequence 1000}"

# 测试成员关系
resp-benchmark -s 10 "SISMEMBER {key uniform 1000} {key uniform 1000}"

有序集合操作

# 添加带分数的成员
resp-benchmark --load -n 1000000 "ZADD {key sequence 1000} {rand 10000} {key sequence 1000}"

# 分数查询
resp-benchmark -s 10 "ZSCORE {key uniform 1000} {key uniform 1000}"

# 范围查询
resp-benchmark -s 10 "ZRANGEBYSCORE {key uniform 1000} {range 10000 100}"

哈希操作

# 填充哈希
resp-benchmark --load -n 1000000 "HSET {key sequence 1000} {key sequence 100} {value 64}"

# 字段访问
resp-benchmark -s 10 "HGET {key uniform 1000} {key uniform 100}"

Lua 脚本

# 加载脚本
redis-cli SCRIPT LOAD "return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])"

# 基准测试脚本执行
resp-benchmark -s 10 "EVALSHA d8f2fad9f8e86a53d2a6ebd960b33c4972cacc37 1 {key uniform 100000} {value 64}"

短连接性能测试

短连接模式：每次命令都创建新连接，执行完成后立即关闭。

限制：

• 不支持 --load 和 -P（pipeline 必须为 1）

使用：

resp-benchmark --short-connection "PING" -c 50 -s 10

Python API：

result = bm.bench(command="PING", seconds=30, connections=50, short_connection=True)

Python 库 API

初始化

from resp_benchmark import Benchmark

# 基本连接
bm = Benchmark(host="127.0.0.1", port=6379)

# 带认证
bm = Benchmark(
    host="redis.example.com",
    port=6379,
    username="user",
    password="pass"
)

# 集群模式
bm = Benchmark(
    host="cluster-endpoint",
    port=7000,
    cluster=True
)

# 自定义配置
bm = Benchmark(
    host="127.0.0.1",
    port=6379,
    cores="0,1,2,3",  # 使用特定核心
    timeout=30        # 连接超时
)

加载数据

# 顺序加载（推荐）
bm.load_data(
    command="SET {key sequence 1000000} {value 64}",
    count=1000000,
    connections=128,
    pipeline=10
)

# 带速率限制
bm.load_data(
    command="SET {key sequence 1000000} {value 64}",
    count=1000000,
    connections=128,
    target=50000  # 50k QPS
)

基准测试

# 基于时间的基准测试
result = bm.bench(
    command="GET {key uniform 1000000}",
    seconds=30,
    connections=64
)

# 基于计数的基准测试
result = bm.bench(
    command="GET {key uniform 1000000}",
    count=1000000,
    connections=64
)

# 带管道
result = bm.bench(
    command="SET {key uniform 1000000} {value 64}",
    seconds=30,
    connections=64,
    pipeline=10
)

# 短连接模式
result = bm.bench(
    command="PING",
    seconds=30,
    connections=50,
    short_connection=True
)

结果分析

# 访问基准测试结果
print(f"QPS: {result.qps:.2f}")
print(f"平均延迟: {result.avg_latency_ms:.2f}ms")
print(f"P99 延迟: {result.p99_latency_ms:.2f}ms")
print(f"使用的连接数: {result.connections}")

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许可证

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