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Memcached客户端性能评测报告

1.     Memcached客户端简介

本次memcached客户端评测以JAVA开源客户项目为评测对象，分别选择Memcached-Java-Client、spymemcached、xmemcached、alisoftxplatform asf cache四个项目，其中分别由两个产品基于堵塞式IO和NOI实现的客户端、两个国内开源项目或两个国外开源项目。

选择的客户端简介如下：

n  Memcached-Java-Client

Memcached-Java-Client是官方提供的基于传统阻塞io客户端。官方网址为http://www.whalin.com/memcached/。

n  alisoft xplatform asfcache

alisoftxplatform asf cache是阿里开源的memcached集群的客户端，它是基于Memcached-Java-Client的衍生版本。配置简单,使用也简单,有很详细的中文文档。官方网址为http://code.google.com/p/memcache-client-forjava/。

n  spymemcached

spymemcached是基于Java NOI、单线程、异步处理的高性能memcached客户端，spymemcached对数据的操作采用异步处理方式，对于相同的缓存数据查询操作可以自动进行归并，避免多次服务器请求。spymemcached官网网址为：http://code.google.com/p/spymemcached/。

n  xmemcached

Xmemcached是基于Java NOI、线程安全、同步处理的高性能memcached客户端，支持memcached所有的二进制协议（从1.2.0开始）和文本协议，并且支持对Kestrel(一个scala写的MQ)的兼容访问。官方网址为http://code.google.com/p/xmemcached/，基本入门指南见http://code.google.com/p/xmemcached/wiki/User_Guide_zh。

2.     测试场景说明

2.1.  测试环境说明

n  测试机环境

CPU：双核2.53G

MEM：2G

OS：Linux Ubuntu 11.10 3.0.0-16-generic

n  Memcached

Memcached版本为1.4.13。

n  JDK

JDK版本为1.7。

n  客户端

所有客户端均采用最新版本，具体版本如下：

u Memcached-Java-Client 2.6.3

u Spymemcached 2.8.0

u Xmemcached 1.3.5

u alisoft xplatform asf cache 2.5.1

2.2.  测试用例

Memcached在测试机启动两个服务端口11211和11212。客户端同时连接两个memcached服务。

性能测试采用三种不同的测试用例。

用例1：随机生成100个32位长度的字符串，使用UUID作为key值，分别进行数据写入、数据读取、数据删除操作。

用例2：随机生成长度为50的HashMap对象（约4k数据量），使用UUID作为key值，分别进行数据写入、数据读取、数据删除操作。

用例3：在100并发线程下，对数据进行新增、获取、删除操作，数据的字节数从64Byte依次累加到51200字节（500k），具体测试数据包括，64、128、256、512、1024、2048、5120、10240、20480、51200、102400、204800、512000。

针对两个测试用例，使用nanobench进行压力测试，使用不同的线程数共进行1000次请求（针对Memcached-Java-Client客户端在实际测试过程中，如使用1000次请求，系统出现too many openfiles错误，最后降低为500次请求）。

3.     测试结果分析

3.1.  写入性能分析

数据写入性能分析情况如下：

简单对象写入TPS分析

复杂对象写入TPS分析

简单对象写入内存占用分析

复杂对象写入内存占用分析

       在较高并发情况下，xmemcached性能优于Spymemcached，在低并发情况下，Spymemcached略优于xmemcached。

在数据写入方面，总体性能排名如下：xmemcachedàspymemcachedà alisoft xplatform asf cacheàMemcached-Java-Client；内存占用方面：xmemcachedàMemcached-Java-Client à alisoftxplatform asf cacheàspymemcached。

3.2. 读取性能分析

数据读取性能分析情况如下：

简单对象读取TPS分析

复杂对象读取TPS分析

简单对象读取内存占用分析

复杂对象读取内存占用分析

在数据读取方面，总体性能排名如下：xmemcachedàspymemcachedàMemcached-Java-Client à alisoftxplatform asf cache；在内存占用方面： xmemcachedàspymemcachedà Memcached-Java-Client à alisoft xplatform asf cache。

3.3. 删除性能分析

数据输出性能分析情况如下：

简单对象删除TPS分析

 

复杂对象删除TPS分析

简单对象删除内存占用分析

复杂对象删除内存占用分析

在数据删除方面，总体性能排名如下：spymemcachedàxmemcachedà alisoft xplatform asf cache à Memcached-Java-Client；在内存占用方面：xmemcachedàspymemcachedà Memcached-Java-Client à alisoft xplatform asf cache。

备注：从数据上来看在较低线程数的情况下，spymemcached性能明显优于xmemcached，在高负载的情况下，spymemcached性能略优于xmemcached，但spymemcached由于采用异步调用模式（即删除指令发出后，数据并没有被真正删除，后台采用异步提交的方式进行处理），实际数据删除操作并没有处理完成。

3.4.  数据长度变化性能分析

在测试过程中，考虑alisoft xplatform asf cache、Memcached-Java-Client表现性能差强人意，不在对数据长度变化进行测试。调整测试内容为：spymemcached、xmemcached分别在二进制和ASCII协议下的性能变化情况。

数据长度变化TPS影响分析

数据长度变化内存占用影响分析

在传输协议的对比结果上有些出乎意料，二进制协议并没有表现出优势，在大多数情况下，ASCII协议具备更好的性能。

对于缓存的数据内容上，数据的长度在10k以内具备较好的性能，对于超过50k的数据，不建议在memcached中进行存储。（结合DB2的4k、8k、16k、32k表空间，如不处理lob字段，数据均在可承受范围之内）

3.5.  总体评价

依据上述测试结果，基于堵塞式IO的memcached客户端alisoft xplatform asf cache和Memcached-Java-Client 在性能上与基于NIO的客户端xmemcached、spymemcached存在较大的差距，基于堵塞式IO的memcached客户端在测试过程中均不定期出现“打开文件数过多”的错误，需要占用更多网络读写资源。

xmemcached除在删除方面性能与spymemcached有一定的差距外，在数据写入、数据读取方面两者没有明显的差距。但在内存控制上，xmemcached具备较明显的优势（在测试过程中，spymemcached在对复杂对象操作过程中出现OOM的错误，有调整JVM的PermSize和内存进行解决）；xmemcached本身是基于spymemcached改进而来，几乎具备spymemcached的功能。因此建议在系统应用中选用xmemcached作为memcached客户端。

4.     附录

4.1.  详细测试数据

n  简单对象压力测试结果

操作	线程数	SpyMemcached		Xmemcached		jmc		asf
		TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM
写(set)	10	510.51	88102	310.97	5258	120.25	59633	136.08	6020
	20	478.6	81439	344.12	4917	106.97	53436	121.61	13328
	50	540.68	114517	388.45	9360	101.16	51011	116.76	3139
	100	462.62	82393	458.75	17255	99.87	55550	100.87	11762
	200	631.51	102839	590.35	11751	89.42	18940	97.19	91386
	300	519.25	81165	637.52	13310	93.65	105222	135.91	78627
	400	541.38	65699	724.8	25330	95.48	91411	115.31	242422
	500	619.05	148441	948.45	26502	94.37	46319	96.63	45344
读(get)	10	210	21539	364.7	6724	242.15	131399	141.4	15082
	20	256.77	74909	453.64	3483	190.03	132258	137.42	7285
	50	360.22	45428	522.57	8901	139.78	29540	142.23	12445
	100	489.43	76244	540.31	21706	115.72	17710	149.68	16728
	200	600.58	47630	686.78	8022	135.21	89817	129.89	44619
	300	748.08	63623	916.77	11510	154.5	119221	136.83	47124
	400	1068.16	51982	1081.32	55875	182.78	130141	105.33	148399
	500	1252.92	67872	1210.39	55683	211.66	113543	94.25	156141
删除(delete)	10	1920	60949	452.55	3302	257.21	44434	327.27	5213
	20	2014.29	64557	512.64	6456	226.46	42114	287.08	8106
	50	1532.33	79291	604.34	9010	231.84	49590	280.05	3536
	100	1784	126154	618.21	7675	201.95	39735	229.65	38890
	200	1557.98	50025	781.64	82647	242.11	35557	234.2	122619
	300	1675.35	125495	835.51	7265	325.72	59770	262.08	100943
	400	1202.99	36298	899.95	23311	256.35	66451	241.43	191719
	500	1261.06	56263	1075.2	23440	161.15	63833	146.83	197955

n  大对象压力测试结果

操作	线程数	SpyMemcached		Xmemcached		jmc		asf
		TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM
写(set)	10	259.24	467583	222.18	255304	144.48	20764	162.02	246856
	20	235.75	497143	235.54	15381	133.58	85895	154.8	26305
	50	237.82	482584	276.87	91160	142.85	74635	140.88	257407
	100	232.69	442517	291.82	103691	118.41	15813	137.34	77771
	200	232.1	391364	335.66	17936	132.09	79607	152.05	243591
	300	250.66	392310	404.91	63163	141.37	79068	152.17	174972
	400	259.27	342082	486.08	96368	120.97	97293	143.89	189039
	500	246.1	273606	449.88	155568	131.08	78614	150.08	25611
读(get)	10	178.64	174495	224.47	249417	171.26	32600	160.03	246387
	20	183.59	140674	245.79	167597	161.99	160280	138.22	253770
	50	226.32	12239	256	87253	152.9	145711	80.36	255730
	100	261.46	82222	300.66	43833	157.5	159957	69.26	75928
	200	346.15	105795	307.76	52438	164.14	147615	147.08	91865
	300	349.61	53670	383.89	80387	182.28	147911	124.45	93083
	400	430.09	28327	496.69	77513	177.31	145364	148.15	127157
	500	572.84	53478	487.23	94533	180.33	148534	151.33	145180
删除(delete)	10	3174.86	64150	827.66	47583	506.36	98913	663.43	223488
	20	3004.99	66000	923.66	60185	470.39	115510	667.98	228045
	50	4450.18	63606	950.02	54976	345	104234	542.52	230123
	100	3904.91	60183	862.95	67825	426.18	110897	498.82	247312
	200	3175.47	65761	1094.5	63657	374.3	112631	531.68	238339
	300	2046.76	71115	1289.17	59543	500.16	92836	526.47	242203
	400	1897.26	75532	1399.28	50389	418.81	107433	519.47	243653
	500	2071.35	67690	1159.58	48333	497.9	149904	513.8	243406

n  字节数变化压力测试结果

字节数	SpyMemcached-bin		SpyMemcached-txt		Xmemcached-bin		Xmemcached-txt
	TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM	TPS	MEM
64	2917.58	5108	2810.18	13032	3262.03	8945	4199.25	9171
128	4292.9	12312	2895.1	14109	4531.3	10094	4133.94	10406
256	3592.17	14588	3196.91	16812	3038.37	11091	6550.86	11841
512	3233.89	5017	4160.2	21820	7860.32	13821	7131.74	14266
1024	7361.02	30589	2470.53	8164	5109.72	17938	5703.03	3614
2048	3233.6	46527	7798.11	51387	7222.36	29494	8547.69	28575
5120	3358.58	43874	5514.08	108159	5406.71	26134	6850.01	57482
10240	4440.62	84220	4117.94	23733	4584.6	37675	5092.56	110802
20480	660.46	151707	778.49	139424	755.55	17418	850.55	136711
51200	274.85	136410	271.22	118354	289.41	113544	285.84	112371
102400	118.4	80257	123.24	123402	138.35	96368	139.74	155225
204800	57.59	168415	58.11	125883	64.68	140794	64.86	164982
512000	20.91	323064	21.76	378767	24	226116	24.78	113326

TPS：每秒通过率

MEM：内存占用情况（单位K）

jmc：Memcached-Java-Client

asf：alisoft xplatform asf cache

4.2.  第三方评测结果

n  Memcached-Java-Client官方评测报告

https://github.com/gwhalin/Memcached-Java-Client/wiki/PERFORMANCE

n  XMemcached官方评测报告

http://xmemcached.googlecode.com/svn/trunk/benchmark/benchmark.html