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MySQL加密 的性能测试

发布时间:2014-12-16 15:47:00 来源:论坛 作者:译名
关键字:mySQL

  这是对MySQL进行加密性能测试的两篇文章系列之二。在第一篇中,我专门使用MySQL的内置的对SSL的支持来 做压力测试,产生了一些令人惊讶的结果。当然,使用SSL查询的吞吐性能要比不使用SSL的性能低这也在意料之中,但是我相当惊讶的是,主要的性能瓶颈是 花费在连接建立的时间。这个结果自然引导更进一步的研究。尤其我想要在MySQL内置的SSL加密和外部加密技术——比如SSH通道——之间做一次性能对 比。我也会通过这篇文章明确一些在我上一篇文章的评论中提出的问题。那么,直奔主题吧。。

  测试环境:

  这篇文章中涉及到的测试环境一共是四台机器:

  机器A:m1.xlarge EC2实例(4核CPU/15GB RAM/Amazon Linux)在US-West-2/Oregon

  机器B:m1.xlarge EC2 实例 (4 vCPU/15GB RAM/Amazon Linux) i在 EU-West/Ireland

  机器C: Intel Core i7-2600K 3.4GHz (8 HT cores/32GB RAM/CentOS 6.4)

  机器D:Intel Core i3-550 3.2GHz (4 HT cores/16GB RAM/CentOS 6.4)

  一些测试使用的是MySQL5.6.13-community,另一部分是使用Percona Server5.6.13.

  外部加密技术

  在这个测试中,我在没有一个真正vpn的情况下,用最常用的方式创建一个站-站连接——即宝刀未老的SSH通道。我没有找到足够的设备来组建一个硬件加速 的VPN,但是这些也足以说明问题。MySQL/SSL使用的默认SSL加密组件是DHE-RSA-AES256-SHA;我们稍微解释一下,这个含义是 使用SHA1算法作为我们的hash函数,RSA作为身份认证,256位AES(在CBC模式下,根据OpenSSL文档)加密来实现 Diffie-Hellman密钥交换。虽然也许并不明显,通过OpenSSL是很容易模仿同样的加密套件的。SSH version2协议默认使用DHE/RSA/SHA1,所以我们需要的就是在建立我们的通道时指定AES256-CBC加密器,出于所有的意图和猜测, 我们会对比加密结果。出于好奇,我们也会尝试在SSH通道的CTR模式下使用AES256,因为这能够加密block,所以理论上将会稍微快一点,但是最 终结果,至少在这个测试中,这点差别微乎其微。

  没有加密

  MySQL+SSL

  SSH 隧道(AES256-CBC)

  SSH 隧道 (AES256-CTR)

  1001.33 (59.26)

  22.23 (0.1392)

  476.52 (11.87)

  482.02 (13.42)

  于这个测试的机器是C机器(服务器)和D机器(客户端),这两个机器同在一个千兆比特的以太网VLAN链中,测试脚本和第一部分的脚本相似,其目的 就是尽可能快的创建100个连接。每个测试配置运行10遍,下面的表格列出了平均值和标准差,列出的数字是每一秒创建的连接数。同时,也要注意到这个特殊 的测试,所有的密钥都是4096比特长,而且所有测试是在Percona Server 5.6.13上运行的。

  或者,如果你喜欢图表的话,下面是图表的方式。

connection-throughput2

  很明显,没有加密是最快的,但是通过SSH隧道创建连接的方式和MySQL本地SSL的方式相比并没有损失多少性能。无论是100 cps或是22 cps都是不现实的,但我敢打赌对于大多人来说,每个独立的线程产生470-480 cps的数目是仍然可以提供服务的。

  高延迟链路的连接性能

  测试数据在我文章的后边会给出。事实上,SSL连接的稳定性受网络延迟的影响。 从上述结果中我们可以看到,在低延迟链路,使用SSL对性能有显著的影响,那么在广域网会怎么样?有可能一种情况下考虑到了网络简单往返时间的延迟,使用 了MySQL内置的SSL支持,混合加密就不会影响太多的性能。 因此,这次测试中,我拆成了两个不同的 Amazon EC2实例(就是上述的设备A和设备B)。 设备C位于加州北部用来当做client, 这次测试是在MySQL集群和Percona服务器下测试,密钥大小范围从0到4096为位。SSL密码组件使用的是默认设置,测试脚本和以前一样需要运 行10次,快速创建100个链接,并且每秒刷新连接结果。当然在测试中,这些原始数据是次要的,我们只是想看一下网络延迟都SSL性能的影响。

  首先, 从 C 到 B (加州北部 到 爱尔兰):

  --- ec2-54-220-212-210.eu-west-1.compute.amazonaws.com ping statistics ---

  50 packets transmitted, 50 received, 0% packet loss, time 49228ms

  rtt min/avg/max/mdev = 167.851/170.126/177.433/2.289 ms

us_to_ireland_throughput

  接着, 从 C to A (加州北部 to 俄勒冈州):

  --- ec2-54-212-134-221.us-west-2.compute.amazonaws.com ping statistics ---

  50 packets transmitted, 50 received, 0% packet loss, time 49108ms

  rtt min/avg/max/mdev = 42.543/44.648/59.994/3.194 ms

us_to_us_throughput

  如我们所料, 很明显测试数据要比横跨一个大陆连接服务器的数值低得多,起码在地理位置上有几百米的距离吧, 但事实证明,排除MySQL集群的反应, 我们看到实际上在性能上不会真的下降那么多。下表比较了从C到B的连接,从C到A的连接。。

  MySQL 5.6.13 US->EUMySQL 5.6.13 US->USPS 5.6.13 US->EUPS 5.6.13 US->USPS 5.6.13-static US->EUPS 5.6.13-static US->US

  1024-bit34.39%36.13%34.59%35.23%33.44%36.31%

  2048-bit37.04%45.07%33.91%38.35%34.30%35.40%

  4096-bit51.85%71.66%37.06%43.17%37.64%41.66%

  以上是几点意见。首先,如果你服务器隔着40ms或170ms远的时候1024位的SSL加密对性能并没有 太大的影响。第二,随着延时的加长,由于SSL加密开销的增加,丢失的连接会影响。 这很有道理, 特别是在一种常见的情况下 (服务器在同一个内网,或者通过TCP连接到同一个服务器), 连接的吞吐性能主要由使用不使用SSL来影响了。 当然,MySQL集群4096-bit加密的价格与Percona服务器相比,以上这些根本就没有任何意义了。有一些特别的手段用来对MySQL集群 4096-bit 加密性能提升,但看起来并没有对Percona服务器影响多少。我不确定这是一个很好的假设,在这两次测试中我都可能说是一个PEBCAT。所以,如果其 他人也在测试,我很好奇的想知道,你是否也得到相同的结构。

  最后思考

  先不论MySQL 5.6.13和4096-bit SSL的问题, 我认为这篇文章追逐要表达的和它的前任讲述的也是十分清晰的(译不懂前任的意思):如果你需要端到端加密你的MySQL传输,MySQL的内置的SSL支持你使用复制或连接池类的工作量,可能也会满足你的需求,但你的应用是需要频繁的创建和销毁大量的连接,只通过SSH隧道的方式你能减轻加密的负载。


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