PostgreSQL、Redis与Memcached的性能比较 - CYBERTEC

测试设置的一些特征：

• AMD Ryzen 3600 CPU 设置为性能模式。我的测试脚本本质上是同步的，即基本上使用单个 CPU 内核，所以速度可能很重要。
• Ubuntu 20.04 桌面作为操作系统，禁用交换。
• PostgreSQL v13.3，即最新的。
• 默认 PostgreSQL 配置：“shared_buffers=512MB”、“track_io_timing=on”、“shared_preload_libraries='pg_stat_statements'”。
• 用于系统和数据库的单个 NVMe SSD。
• 使用准备好的语句读取/写入 Postgres 以获得最佳查询性能，避免解析后续调用。
• 完全适合 PostgreSQL 管理缓存（共享缓冲区）的数据集大小。
• 异步模式用于写入数据，这意味着在服务器崩溃/重启的情况下，最近的数据可能会略有丢失，作为更多写入（尤其是在小事务中）性能的权衡。但这与 Redis 和 Memcached 默认处理写入的方式一致。不过，使用 Redis，还可以启用 AOF 持久性以获得 PostgreSQL 默认行为。
• 两个读/写测试都从 1 到$rows一一遍历所有插入的随机生成的浮点数据键。
• 键值表在读取测试之前被提取到 Postgres 缓存中，因此不会像 Redis/Memcached 那样有冷缓存效应。
• 我没有测量 Postgres 的内存使用情况，因为在插入和缓存所有数据之后，对于这个用例，这预计会非常稳定。
• 执行时间记录在应用程序端，并调用系统时钟以匹配原始测试。请注意，我决定从服务器端测量执行时间也是为了更好地了解“浪费”的数量，因为毕竟 Python 并不是性能测试的最佳选择，原因有很多，我不想在这里深入研究. 再往前走一点——结果确实非常可怕，人们不应该使用 Python 来对数据库进行基准测试——很多 CPU 时间就在某处消失了！
• 完整的测试脚本可在此处获得。运行大约需要 10-15 分钟。基本上是这样的：

CREATE UNLOGGED TABLE kv_test(key text, value int);
CREATE INDEX ON kv_test (key);
 
-- pseudo-code from the Python script
for $ROWS in [1000, 10000, 100000, 1000000]:
  truncate kv_test
  generate $ROWS random values
  for $i := 1 .. $ROWS:
    insert $key into kv_test ($rand[i], $rand[i])
  vacuum analyze the table
  for $i := 1 .. $ROWS:
    select * from kv_test where key = $rand[i]

PostgreSQL vs Redis vs Memcached：写操作

写入键值对的计算时间以毫秒为单位。

数据库           1,000行    10,000行    100,000行    1,000,000行
Redis (v3.0.7)        34    214          1,666        14,638
Memcached (v1.4.14)    23    100         276         2,813
PostgreSQL (v13.3)    29.6    304         2,888       31,230

PostgreSQL vs Redis vs Memcached：读操作

计算的读取键值对的时间（毫秒）。

数据库          1,000    10,000    100,000    1,000,000
Redis (v3.0.7)     8        6        8         8
Memcached (v1.4.14)  9        14       14         30
PostgreSQL (v13.3)   0.026    0.028    0.027       0.029

Postgres 的读测试结果领先，看起来非常好！与 Postgres 相比，Redis/Memcached 的平均键读取时间似乎太慢了。我怀疑他们仍然使用远程机器作为缓存。

写入操作方面，Postgres 对于 100k 和 1M 行记录写入，仅比 Redis 慢 2 倍。

缓存的主要思想是，与无论如何写入/更新相比，只有当我们从它们中读取更多内容时，它们才有用！

很高兴看到 Postgres 对不断增长的数据集的响应的相对稳定性非常非常好！甚至击败了在 100 万行读取慢2 倍的 Memcached！

这一切都可能表明，为 PostgreSQL 选择的算法在数学上是合理的，并且实现得很好！

banq注：不能忽视Redis/Memcached分布式伸缩扩展能力。