Klusteroidun SQL-tietokannan suorituskykyyn vaikuttavat tekijät

Abstract

Pilvipalveluiden yleistyminen ja suuri suosio yritysmaailmassa asettavat alati kasvavia vaatimuksia näiden palveluiden perustana toimiville klusteroiduille tietokannoille. Näiden tietokantaklustereiden suorituskyky on täten oleellinen kysymys niin yrityksille kuin näiden palveluiden käyttäjille. Tämän insinöörityn tarkoituksena oli selvittää, mitä tarkoitetaan klusteroidun tietokannan suorituskyvyllä, mitkä tekijät vaikuttavat siihen ja miten sitä voidaan parantaa. Työ aloitettiin jakamalla suorituskyvyn käsite kahteen osaan: suoritetun kyselyn vasteaikaan ja klusterin kykyyn suorittaa yksittäinen kysely. Näiden kahden määritelmän avulla määriteltiin tekijät, joiden perusteella klusterin suorituskykyä voidaan parantaa. Näistä tärkeimmäksi nousi klusterin varsinainen topologia, eli miten yksittäisen tietokantapalvelimet on sijoitettu ja minkälaisen suhteen ne muodostavat toisiinsa, ja miten replikaatio oli toteutettu tietokantaklusterissa. Näiden tekijöiden perusteella tutkittiin keinoja, joilla voitaisiin parantaa klusteroidun tietokannan suorituskykyä. Teoriassa suorituskyvyllä ei ole kattoa, mutta käytännössä saatavilla olevat resurssit ovat aina suurin rajoittava tekijä, joka vaikuttaa tietokantaklusterin suorituskykyyn. Tämän perusteella yleiset ratkaisut eivät välttämättä ole paras tapa ratkaista tietokannan suorituskykyongelmia. Tämän päätelmän pohjalta tätä insinöörityötä varten toteutettiin palomuurimoduuli MaxScale-tietokantavälityspalvelinta varten. Tämän moduulin avulla ratkaistiin kolme esimerkkitapausta, joiden kohdalla ongelma oli tarkasti määritelty ja täten ne olivat helposti ratkaistavissa. Moduulin testauksen ja toimivuuden varmistamisen jälkeen pohdittiin suorituskykymittausten hyödyllisyyttä ja sitä, kuinka ne tulisi tehdä. Pohdinnan lopputulos oli suorituskykymittausten tarpeellisuuden tunnistaminen ja tosiasia, että käytettävien ja hyödyllisten mittaustuloksien tuottaminen on työlästä ja tarkkuutta vaativaa työtä.

The growing popularity of cloud-based solution has caused a rise in demand for clustered database solutions. This growing demand is placing stricter requirements for the clustered databases and so the performance of these databases is a vital question for the corporations providing these services as well as the users of these services. The goal of this thesis was to define what performance means for a clustered database performing some sorts of replication, what factors affect it and how to improve it. First the concept of performance was divided into two parts where the first part was the actual time it took to finish a single query and the second part was how available the database was i.e. how likely it is that the query will succeed. After this definition of performance the key factors that affect it were identified. The most critical factor that could be controlled was found to be the way data replication was handled inside the database cluster and how the nodes in the cluster were placed globally. Finally, after identifying the key factors for performance some general performance improvements could be made and the most reasonable in most cases would be to increase the number of nodes in the replication cluster. In the end, customized solutions would always beat general optimization procedures and due to this fact a module for the MaxScale database proxy was created as a part of this thesis. The module that was created as a part of this thesis was a simple firewall that blocks SQLqueries based on a set of rules. Three example cases were used when the module was designed, created and tested. After the verifying that the module indeed produced a performance increase some thought was given to how usable are performance tests. The main dilemma was that highly tuned performance tests might not actually test the test subject and might give a too positive picture of the outcome. In the end a conclusion was reached which states that performance tests are generally needed but great care is required when designing them.