SysBench 压测实践：CPU、内存、FileIO 与 MySQL OLTP 基准测试指南

Posted 2023-02-23 Updated 15 days ago

By Ryan Chen

32~42 min read

前言

SysBench 是一款常用的多线程基准测试工具，适合用来快速评估服务器 CPU、内存、线程调度、文件 IO 以及数据库 OLTP 性能。

它的价值不只是“跑一个分数”，而是帮助我们在以下场景中获得可对比的数据：

新服务器上线前做基准测试；
Linux 内核参数或文件描述符调优前后对比；
数据库实例规格、磁盘类型、Buffer Pool、连接数调整前后对比；
压测环境、预发环境、生产只读副本之间做横向对比；
排查 CPU、IO、内存或数据库瓶颈。

如果你还需要配套的系统参数调优和排查命令，可以参考：

SysBench 是什么

SysBench 官方项目将它定位为基于 LuaJIT 的可脚本化、多线程基准测试工具。它内置了多类测试：

测试类型	说明
`cpu`	CPU 计算能力测试，常用素数计算作为负载。
`memory`	内存读写吞吐测试。
`threads`	线程调度和上下文切换测试。
`mutex`	互斥锁性能测试。
`fileio`	文件 IO 测试，支持顺序读写、随机读写等模式。
Lua OLTP 脚本	MySQL / PostgreSQL 等数据库 OLTP 压测，例如 `oltp_read_write.lua`。

SysBench 的通用命令格式是：

sysbench [options] testname command

常见 command 包括：

command	作用
`prepare`	准备测试数据，例如创建测试文件或数据库表。
`run`	执行压测。
`cleanup`	清理测试数据。
`help`	查看测试脚本或测试项支持的参数。

安装 SysBench

CentOS / RHEL

常见方式是使用 packagecloud 仓库：

curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/akopytov/sysbench/script.rpm.sh | sudo bash
sudo yum install -y sysbench

Debian / Ubuntu

sudo apt update
sudo apt install -y sysbench

检查版本

sysbench --version

示例：

sysbench 1.0.20

如果使用的是发行版仓库，版本可能落后于 GitHub 最新版本。压测结果跨版本对比时，要记录 SysBench 版本。

查看内置 Lua 脚本

在很多 Linux 发行版中，SysBench 的 Lua 脚本位于：

ls -lh /usr/share/sysbench/

常见脚本包括：

bulk_insert.lua
oltp_common.lua
oltp_delete.lua
oltp_insert.lua
oltp_point_select.lua
oltp_read_only.lua
oltp_read_write.lua
oltp_update_index.lua
oltp_update_non_index.lua
oltp_write_only.lua
select_random_points.lua
select_random_ranges.lua

数据库压测时，最常用的是：

oltp_read_only.lua：只读 OLTP；
oltp_write_only.lua：只写 OLTP；
oltp_read_write.lua：读写混合 OLTP；
oltp_point_select.lua：主键点查场景；
oltp_insert.lua：插入场景。

通用参数说明

下面这些参数几乎所有测试都会用到：

参数	说明
`--threads`	并发线程数。
`--time`	压测持续时间，单位秒。
`--events`	总事件数，设置为 0 时通常由 `--time` 控制。
`--report-interval`	每隔几秒输出一次中间结果。
`--percentile`	统计延迟百分位，例如 P95。
`--rand-type`	随机分布类型，数据库压测中常用。
`--db-driver`	数据库驱动，例如 `mysql`。

建议压测时至少记录：

机器规格、CPU 型号、内存、磁盘类型、文件系统、内核版本、数据库版本、SysBench 版本、线程数、压测时间、测试脚本、数据量、参数配置。

否则压测结果很难复现，也很难和后续结果对比。

标准压测流程

SysBench 最重要的是三段式流程：

# 1. 准备测试数据
sysbench ... prepare

# 2. 执行压测
sysbench ... run

# 3. 清理测试数据
sysbench ... cleanup

并不是所有测试都需要 prepare 和 cleanup。例如 CPU、memory、threads 通常直接 run；fileio 和数据库 OLTP 则需要先 prepare。

CPU 测试

CPU 测试通过计算素数来制造 CPU 负载。

sysbench cpu \
  --threads=4 \
  --cpu-max-prime=20000 \
  --time=60 \
  --report-interval=10 \
  run

关注指标：

指标	含义
`events per second`	每秒完成的事件数，越高越好。
`total time`	总耗时。
`latency avg`	平均延迟。
`latency 95th percentile`	95% 请求的延迟上界。

CPU 测试适合比较同类机器的计算能力，但不代表数据库或 Web 服务的真实吞吐，因为实际业务还会受 IO、网络、锁、缓存命中率影响。

内存测试

内存测试关注内存读写吞吐量。

sysbench memory \
  --threads=4 \
  --memory-block-size=1K \
  --memory-total-size=10G \
  --time=60 \
  --report-interval=10 \
  run

常见参数：

参数	说明
`--memory-block-size`	每次读写的块大小。
`--memory-total-size`	总读写量。
`--memory-oper`	操作类型，`read` 或 `write`。
`--memory-access-mode`	访问模式，`seq` 或 `rnd`。

关注结果中的吞吐量，例如 MiB/sec。

线程调度测试

线程测试用于观察线程调度和上下文切换能力。

sysbench threads \
  --threads=64 \
  --thread-yields=1000 \
  --thread-locks=8 \
  --time=60 \
  --report-interval=10 \
  run

如果线程数增加后吞吐不升反降，可能说明 CPU 调度、锁竞争或系统负载已经成为瓶颈。

FileIO 测试

FileIO 测试需要先准备文件，再运行测试，最后清理。

准备测试文件

sysbench fileio \
  --threads=4 \
  --file-total-size=4G \
  --file-num=128 \
  --file-test-mode=rndrw \
  prepare

执行随机读写测试

sysbench fileio \
  --threads=4 \
  --file-total-size=4G \
  --file-num=128 \
  --file-test-mode=rndrw \
  --time=120 \
  --report-interval=10 \
  --file-extra-flags=direct \
  run

清理测试文件

sysbench fileio \
  --file-total-size=4G \
  cleanup

常见 --file-test-mode：

模式	说明
`seqrd`	顺序读。
`seqwr`	顺序写。
`rndrd`	随机读。
`rndwr`	随机写。
`rndrw`	随机读写混合。

建议：

--file-total-size 应大于系统内存的一定比例，否则容易测到缓存而不是磁盘；
如果希望尽量绕过文件系统缓存，可以使用 --file-extra-flags=direct；
测试前后结合 iostat -x 1、vmstat 1、dmesg 查看系统状态；
不要在生产业务盘上直接做破坏性压测。

MySQL OLTP 压测

MySQL 压测建议独立准备测试库和测试账号。

创建测试库

CREATE DATABASE sbtest DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4;
CREATE USER 'sbtest'@'%' IDENTIFIED BY 'sbtest_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON sbtest.* TO 'sbtest'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

准备数据

sysbench /usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua \
  --db-driver=mysql \
  --mysql-host=127.0.0.1 \
  --mysql-port=3306 \
  --mysql-user=sbtest \
  --mysql-password='sbtest_password' \
  --mysql-db=sbtest \
  --tables=8 \
  --table-size=100000 \
  --threads=8 \
  prepare

这里会创建 8 张表，每张表 10 万行。

执行读写混合压测

sysbench /usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua \
  --db-driver=mysql \
  --mysql-host=127.0.0.1 \
  --mysql-port=3306 \
  --mysql-user=sbtest \
  --mysql-password='sbtest_password' \
  --mysql-db=sbtest \
  --tables=8 \
  --table-size=100000 \
  --threads=16 \
  --time=300 \
  --report-interval=10 \
  --percentile=95 \
  run

清理数据

sysbench /usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua \
  --db-driver=mysql \
  --mysql-host=127.0.0.1 \
  --mysql-port=3306 \
  --mysql-user=sbtest \
  --mysql-password='sbtest_password' \
  --mysql-db=sbtest \
  --tables=8 \
  cleanup

OLTP 常用脚本选择

脚本	场景
`oltp_read_only.lua`	只读场景，适合测试缓存命中、索引查询和读扩展能力。
`oltp_write_only.lua`	写入场景，适合观察 redo、binlog、刷盘、锁竞争。
`oltp_read_write.lua`	读写混合场景，最常用于综合压测。
`oltp_point_select.lua`	主键点查，适合测试数据库查询延迟。
`oltp_insert.lua`	插入场景，适合测试写入吞吐。

结果指标怎么读

SysBench 输出中常见指标：

指标	含义	关注点
`transactions`	完成的事务数。	数据库 OLTP 中常用于计算 TPS。
`queries`	执行的 SQL 数量。	常用于计算 QPS。
`events per second`	每秒事件数。	CPU / memory / fileio 等测试常用。
`latency avg`	平均延迟。	容易被极端值影响。
`latency 95th percentile`	P95 延迟。	更能反映大部分请求的体验。
`read/write MiB/s`	文件读写吞吐。	FileIO 测试关注。
`fsyncs/s`	每秒 fsync 次数。	和磁盘刷盘能力相关。

数据库压测不能只看 TPS。更合理的判断方式是：

TPS 是否提升；
P95 / P99 延迟是否可接受；
CPU 是否打满；
IO util 是否接近 100%；
MySQL 是否出现锁等待、慢 SQL、连接耗尽；
系统是否有丢包、磁盘错误、OOM、上下文切换过高。

压测注意事项

1. 不要只跑一次

建议至少跑三轮，去掉明显异常值后再取平均或中位数。

2. 区分冷启动和热数据

数据库和文件系统都有缓存。第一次压测可能和后续结果不同，需要明确记录：

是否重启过数据库；
是否清理过 OS page cache；
是否预热过 Buffer Pool；
是否开启 direct IO。

3. 压测数据量要足够

MySQL OLTP 压测中，如果数据完全放进 Buffer Pool，测到的更多是内存和 CPU；如果数据远大于内存，则会更多体现磁盘和 IO 调度能力。

4. 不要在生产环境随意压测

FileIO、OLTP 写入和高线程压测可能影响业务。生产环境中更适合做低风险观察或只读压测，真正的极限压测应该在隔离环境完成。

5. 调优必须前后对比

Linux 参数或 MySQL 参数调整后，要保留变更前后的相同压测条件。否则很难判断性能提升来自参数，还是来自缓存、负载波动或测试误差。

常用压测模板

CPU 快速模板

sysbench cpu --threads=$(nproc) --cpu-max-prime=20000 --time=60 --report-interval=10 run

内存快速模板

sysbench memory --threads=$(nproc) --memory-block-size=1K --memory-total-size=10G --time=60 run

FileIO 随机读写模板

sysbench fileio --threads=4 --file-total-size=4G --file-test-mode=rndrw prepare
sysbench fileio --threads=4 --file-total-size=4G --file-test-mode=rndrw --file-extra-flags=direct --time=120 --report-interval=10 run
sysbench fileio --file-total-size=4G cleanup

MySQL 读写混合模板

sysbench /usr/share/sysbench/oltp_read_write.lua \
  --db-driver=mysql \
  --mysql-host=127.0.0.1 \
  --mysql-port=3306 \
  --mysql-user=sbtest \
  --mysql-password='sbtest_password' \
  --mysql-db=sbtest \
  --tables=8 \
  --table-size=100000 \
  --threads=16 \
  --time=300 \
  --report-interval=10 \
  --percentile=95 \
  run

小结

SysBench 适合做基准测试，但它不是业务压测工具。它能帮助我们快速判断 CPU、内存、文件 IO 和数据库基础能力，但最终还需要结合真实业务流量、SQL 模型、缓存命中率、网络延迟和系统监控一起分析。

建议把 SysBench 作为“调优前后对比工具”，而不是单纯追求一个更高的跑分。

参考资料

指南

SysBench 基准测试压力测试性能测试数据库测试 MySQL OLTP FileIO

License: CC BY 4.0