软件扩展能力是软件架构设计中的一个关键要素，具有良好扩展能力的软件能够充分利用新增的硬件资源。当软件性能与硬件增加保持同步比例增长时，我们称这种现象为软件具有线性扩展能力。要实现这种线性扩展并不简单，它要求软件架构精心设计，能够最大化硬件性能的利用，同时减少内部资源消耗。
为了验证 TDengine 是否具备线性扩展能力，我们可以采取以下测试方法：首先识别出可能成为性能瓶颈的硬件资源，然后逐步增加这类资源，观察软件性能的变化。典型的测试焦点包括 CPU 和磁盘，因为这两者是计算机资源中最常见的扩展点。下面我们将从这两方面来进行测试验证。
01
TDengine CPU 线性扩展能力
测试目的
验证在带宽、IO 及内存不是瓶颈，仅 CPU 是瓶颈的情况下，写入速度应与 CPU 核数成正比。
测试方法
测试系统 ：使用 TDengine 官网发布的 docker 镜像，TDengine 版本为 V3.3.0.0
测试工具 ：taosBenchmark
表结构 ：TDengine 官网智能电表结构
增加 CPU 核数方法 ：docker 绑定固定数量 CPU 技术
两阶段配置方法 ：
1 ~ 4 核 VGROUP 为 4 ，写入线程数为 4
5 ~ 12 核 VGROUP 为 12 ，写入线程数为 12
使用两阶段配置，让 CPU 始终保持在瓶颈状态
测试参数
数据库 ：1 个
超级表 ：1 个
子表数 ：100 个
每子表行数 ：100W
总数据量 ：1 亿
测试结果
磁盘为 SSD，写入最高可达 ：350M/秒，IO 充足
带宽：客户端服务器同一台机器，带宽可认为无限制
数据解读
- 在 4 核时 CPU 使用率降至 88%，若再增加 CPU 可能 CPU 不会再成为瓶颈，所以升级配置至 12 个 VGROUPS、12 写入线程，让 CPU 始终保持在瓶颈状态下
- 每增加一个 CPU，写入性能线性提升约 50W 左右，符合线程增长预期
- 磁盘 IO 基本与写入速度增长保持一致
测试结论： 与预期一致
02
TDengine IO 线性扩展能力
测试目的
验证在CPU、带宽及内存不是瓶颈，仅 IO 是瓶颈情况下，写入速度应与增加的磁盘个数成正比。
测试方法
测试系统：Linux Ubuntu 20.4 操作系统
硬件配置：CPU 24 核， 64 GB 内存，挂三块普通 5400 转低速机械盘（选择性能普通的硬盘，有利于很快打满 IO，达到 IO 成为瓶颈的条件 ）
TDengine：版本 V3.3.0.0
测试工具：taosBenchmark
表结构：
（每行长度 32618 字节，使用大宽行，更易打满IO ）
增加磁盘方法：使用同级挂载多块磁盘技术
测试参数
数据库：1 个 VGROUP 16
超级表：1 个
子表数：100 个
每子表行数：1W
总数据量：100W
taosBenchmark ：
写入线程数 = 16 个
写入方式 = stmt vgroup 绑定线程快速写入方法
测试结果
- CPU: 24 核 CPU ，大部分都为空闲，CPU 充足
- 带宽：客户端服务器同一台机器，带宽可认为无限制
- Commit 线程数是数据落盘的线程数，负责直接写磁盘
- 磁盘挂载到 3 块后，需求加大 Commit 线程数，才能打满 IO
数据解读
从数据上可看出，每增加一块磁盘，写入性能也会成比例增长，新增磁盘 IO 被充分使用。
测试结论： 与预期一致
03
写在最后
通过对 TDengine 服务器的 CPU 和磁盘资源进行扩展实验，我们验证了其对硬件资源的利用能力。实验结果表明，TDengine 展现出了显著的线性扩展能力，这证明了其具备优秀的架构设计和先进的设计理念。TDengine 能够有效地利用增加的硬件资源，这不仅提升了性能，也优化了资源的整体使用效率。这种能力是 TDengine 高效处理大规模数据需求的关键因素。
