pgbench

Название

pgbench -- запустить тест производительности PostgreSQL

Синтаксис

pgbench -i [ параметр ...] [ база_данных ]

pgbench [ параметр ...] [ база_данных ]

Описание

pgbench — это простая программа для запуска тестов производительности PostgreSQL. Она многократно выполняет одну последовательность команд, возможно в параллельных сеансах базы данных, а затем вычисляет среднюю скорость транзакций (число транзакций в секунду). По умолчанию pgbench тестирует сценарий, примерно соответствующий TPC-B, который состоит из пяти команд SELECT, UPDATE и INSERT в одной транзакции. Однако вы можете легко протестировать и другие сценарии, написав собственные скрипты транзакций.

Типичный вывод pgbench выглядит так:

transaction type: TPC-B (sort of)
scaling factor: 10
query mode: simple
number of clients: 10
number of threads: 1
number of transactions per client: 1000
number of transactions actually processed: 10000/10000
tps = 85.184871 (including connections establishing)
tps = 85.296346 (excluding connections establishing)

В первых шести строках выводятся значения некоторых самых важных параметров. В следующей строке показывается количество выполненных и запланированных транзакций (это будет произведение числа клиентов и числа транзакций для одного клиента); эти количества будут равны, если только выполнение не завершится досрочно. (В режиме -T выводится только число фактически выполненных транзакций.) В двух последних строках выводится число транзакций в секунду, вычисленное с учётом и без учёта времени запуска сеансов базы данных.

Для запускаемого по умолчанию теста типа TPC-B требуется предварительно подготовить определённые таблицы. Чтобы создать и наполнить эти таблицы, следует запустить pgbench с ключом -i (инициализировать). (Если вы применяете нестандартный скрипт, это не требуется, но тем не менее нужно подготовить конфигурацию, нужную вашему тесту.) Запуск инициализации выглядит так:

pgbench -i [ другие-параметры ] имя_базы

где имя_базы — имя уже существующей базы, в которой будет проводиться тест. (Чтобы указать, как подключиться к серверу баз данных, вы также можете добавить параметры -h, -p и/или -U.)

Предостережение

pgbench -i создаёт четыре таблицы pgbench_accounts, pgbench_branches, pgbench_history и pgbench_tellers, предварительно уничтожая существующие таблицы с этими именами. Если вы вдруг используете эти имена в своей базе данных, обязательно переключитесь на другую базу!

С "коэффициентом масштаба", по умолчанию равным 1, эти таблицы изначально содержат такое количество строк:

table                   # of rows
---------------------------------
pgbench_branches        1
pgbench_tellers         10
pgbench_accounts        100000
pgbench_history         0

Эти числа можно (и в большинства случаев, даже нужно) увеличить, воспользовавшись параметром -s (коэффициент масштаба). При этом также может быть полезен ключ -F (фактор заполнения).

Подготовив требуемую конфигурацию, можно запустить тест производительности командой без -i, то есть:

pgbench [ параметры ] имя_базы

Практически во всех случаях, чтобы получить полезные результаты, необходимо передать какие-либо дополнительные параметры. Наиболее важные параметры: -c (число клиентов), -t (число транзакций), -T (длительность) и -f (файл со скриптом). Полный список параметров приведён ниже.

Параметры

Следующий список разделён на три подраздела: одни параметры используются при инициализации базы данных, другие при проведении тестирования, а третьи в обоих случаях.

Параметры инициализации

pgbench принимает следующие аргументы командной строки для инициализации:

-i
--initialize

Требуется для вызова режима инициализации.

-F фактор_заполнения
--fillfactor=фактор_заполнения

Создать таблицы pgbench_accounts, pgbench_tellers и pgbench_branches с заданным фактором заполнения. Значение по умолчанию — 100.

-n
--no-vacuum

Не выполнять очистку после инициализации.

-q
--quiet

Переключить вывод в немногословный режим, когда выводится только одно сообщение о прогрессе в 5 секунд. В режиме по умолчанию одно сообщение выводится на каждые 100000 строк, при этом за секунду обычно выводится довольно много строк (особенно на хорошем оборудовании).

-s коэффициент_масштаба
--scale=коэффициент_масштаба

Умножить число генерируемых строк на заданный коэффициент. Например, с ключом -s 100 в таблицу pgbench_accounts будут записаны 10 000 000 строк. Значение по умолчанию — 1. При коэффициенте, равном 20 000 или больше, колонки, содержащие идентификаторы счетов (колонки aid), перейдут к большим целым числам (типу bigint), чтобы в них могли уместиться все возможные значения идентификаторов.

--foreign-keys

Создать ограничения внешних ключей между стандартными таблицами.

--index-tablespace=табл_пространство_индексов

Создать индексы в указанном табличном пространстве, а не в пространстве по умолчанию.

--tablespace=табличное пространство

Создать таблицы в указанном табличном пространстве, а не в пространстве по умолчанию.

--unlogged-tables

Создать все таблицы как нежурналируемые, а не как постоянные таблицы.

Параметры тестирования производительности

pgbench принимает следующие аргументы командной строки для тестирования производительности:

-c клиенты
--client=клиенты

Число имитируемых клиентов, то есть число одновременных сеансов базы данных. Значение по умолчанию — 1.

-C
--connect

Устанавливать новое подключение для каждой транзакции вместо одного для каждого клиента. Это полезно для оценивания издержек подключений.

-d
--debug

Выводить отладочные сообщения.

-D имя_переменной=значение
--define=имя_переменной=значение

Определить переменную для пользовательского скрипта (см. ниже). Параметр -D может добавляться неоднократно.

-f имя_файла
--file=имя_файла

Прочитать скрипт транзакции из файла имя_файла. Подробности описаны ниже. Параметры -N, -S и -f являются взаимоисключающими.

-j потоки
--jobs=потоки

Число рабочих потоков в pgbench. Использовать нескольких потоков может быть полезно в многоядерных системах. Число клиентов должно быть кратно числу потоков, так как каждый поток должен управлять одинаковым числом клиентских сеансов. Значение по умолчанию — 1.

-l
--log

Записать время выполнения каждой транзакции в файл протокола. Подробности описаны ниже.

-M режим_запросов
--protocol=режим_запросов

Протокол, выбираемый для передачи запросов на сервер:

  • simple: использовать протокол простых запросов.

  • extended: использовать протокол расширенных запросов.

  • prepared: использовать протокол расширенных запросов с подготовленными операторами.

По умолчанию выбирается протокол простых запросов. (За подробностями обратитесь к Главе 49.)

-n
--no-vacuum

Не производить очистку таблиц перед запуском теста. Этот параметр необходим, если вы применяете собственный сценарий, не затрагивающий стандартные таблицы pgbench_accounts, pgbench_branches, pgbench_history и pgbench_tellers.

-N
--skip-some-updates

Не производить изменений в pgbench_tellers и pgbench_branches. При этом не будет соревновательного доступа на запись к этим таблицам, но тестовый сценарий будет ещё дальше от TPC-B.

-P сек
--progress=сек

Выводить отчёт о прогрессе через заданное число секунд (сек). Выдаваемый отчёт включает время, прошедшее с момента запуска, скорость (в tps) с момента предыдущего отчёта, а также средннее время ожидания транзакций и стандартное отклонение. В режиме ограничения скорости (-R) время ожидания вычисляется относительно назначенного времени запуска транзакции, а не фактического времени её начала, так что оно включает и среднее время отставания от графика.

-r
--report-latencies

Выводить по завершении тестировании средняя время ожидания операторов (время выполнения с точки зрения клиента) для каждой команды. Подробности описаны ниже.

-R скорость передачи
--rate=скорость передачи

Выполнять транзакции, ориентируясь на заданную скорость, а не максимально быстро (по умолчанию). Скорость задаётся в транзакциях в секунду. Если заданная скорость превышает максимально возможную, это ограничение скорости не повлияет на результаты.

Для получения нужной скорости транзакции запускаются со случайными задержками, имеющими распределение Пуассона. При этом запланированное время запуска отсчитывается от начального времени, а не от завершения предыдущей транзакции. Это означает, что если какие-то транзакции отстанут от изначально рассчитанного времени завершения, всё же возможно, что последующие нагонят график.

В режиме ограничения скорости время ожидания транзакций, выводимое по итогам тестирования, вычисляется, исходя из запланированного времени запуска, так что в него входит время, которое очередная транзакция должна была ждать завершения предыдущей транзакции. Это время называется временем отклонения от графика, и его среднее и максимальное значение выводятся отдельно. Время ожидания транзакций с момента их фактического запуска, то есть время, потраченное на выполнение транзакций в базе данных, можно получить, если вычесть время отклонения от графика из времени ожидания транзакций.

Большое значение отклонения от графика свидетельствует о том, что система не успевает выполнять транзакции с заданной скоростью и выбранным числом клиентов и потоков. Когда среднее время ожидания транзакции превышает запланированный интервал между транзакциями, каждая последующая транзакция будет отставать от графика и чем дольше будет выполняться тестирование, тем больше будет отставание. Когда это наблюдается, нужно уменьшить скорость транзакций.

-s коэффициент_масштаба
--scale=коэффициент_масштаба

Показать заданный коэффициент масштаба в выводе pgbench. Для встроенных тестов это не требуется; корректный коэффициент масштаба будет получен в результате подсчёта строк в таблице pgbench_branches. Однако для нестандартных тестов (запускаемых с ключом -f) без этого параметра в качестве коэффициента масштаба будет выводиться 1.

-S
--select-only

Выполнять транзакции, осуществляющие только выборку, вместо теста типа TPC-B.

-t транзакции
--transactions=транзакции

Число транзакций, которые будут выполняться каждым клиентом (по умолчанию 10).

-T секунды
--time=секунды

Выполнять тест с ограничением по времени (в секундах), а не по числу транзакций для каждого клиента. Параметры -t и -T являются взаимоисключающими.

-v
--vacuum-all

Очищать все четыре стандартные таблицы перед запуском теста. Без параметра -n и -v pgbench будет очищать от старых записей таблицы pgbench_tellers и pgbench_branches, а также опустошать pgbench_history.

--aggregate-interval=секунды

Интервал агрегации (в секундах). Может использоваться совместно с -l — с данным параметром в протокол будет выводиться итог по интервалу (число транзакций, мин./макс. время ожидания и два дополнительных поля, полезных для оценки отклонений).

В настоящее время этот параметр не поддерживается в Windows.

--sampling-rate=скорость передачи

Частота выборки для записи данных в протокол, изменяя которую можно уменьшить объём протокола. При указании этого параметра в протокол выводится информация только о заданном проценте транзакций. Со значением 1.0 в нём будут отмечаться все транзакции, а с 0.05 только 5%.

Обрабатывая протокол, не забудьте учесть частоту выборки. Например, вычисляя скорость (tps), вам нужно будет соответственно умножить содержащиеся в нём числа (то есть, с частотой выборки 0.01 вы получите только 1/100 фактической скорости).

Общие параметры

pgbench принимает следующие общие аргументы командной строки:

-h компьютер
--host=компьютер

Адрес сервера баз данных

-p порт
--port=порт

Номер порта сервера баз данных

-U имя_пользователя
--username=имя_пользователя

Имя пользователя для подключения

-V
--version

Вывести версию pgbench и завершиться.

-?
--help

Вывести справку об аргументах командной строки pgbench и завершиться.

Замечания

Каково содержание "транзакции", которую выполняет pgbench?

Стандартный скрипт теста выполняет в транзакции семь команд:

  1. BEGIN;

  2. UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;

  3. SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;

  4. UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;

  5. UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;

  6. INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);

  7. END;

С параметром -N шаги 4 и 5 исключаются из транзакции, а с параметром -S будет выполняться только SELECT.

Пользовательские скрипты

Программа pgbench поддерживает запуск пользовательских сценариев оценки производительности, позволяя заменять стандартный скрипт транзакции (описанный выше) скриптом, считываемым из файла (с параметром -f). В этом случае "транзакцией" считается одно выполнение данного скрипта. Вы можете задействовать даже несколько скриптов (добавив несколько параметров -f); в этом случае каждый раз, когда клиентский сеанс начинает новую транзакцию, выбирается случайный скрипт.

Файл скрипта должен содержать по одной команде SQL в строке; многострочные команды SQL не поддерживаются. Пустые строки и строки, начинающиеся с --, игнорируются. В строках скрипта также могут содержаться "метакоманды", которые обрабатывает сама программа pgbench, как описано ниже.

Для файлов скриптов реализован простой механизм подстановки переменных. Переменные можно задать в командной строке параметрами -D, описанными выше, или метакомандами, рассматриваемыми ниже. Помимо переменных, которые можно установить параметрами командной строки -D, есть несколько автоматически устанавливаемых переменных; они перечислены в Таблице F-1. Если значение этих переменных задаётся в параметре -D, оно переопределяет автоматическое значение. Когда значение переменной определено, его можно вставить в команду SQL, написав :имя_переменной. Каждый клиентский сеанс, если их несколько, получает собственный набор переменных.

Таблица F-1. Автоматические переменные

ПеременнаяОписание
scaleтекущий коэффициент масштаба
client_idуникальное число, идентифицирующее клиентский сеанс (начиная с нуля)

Метакоманды в скрипте начинаются с обратной косой черты (\). Аргументы метакоманд разделяются пробелами. Поддерживаемые метакоманды представлены ниже:

\set имя_переменной операнд1 [ оператор операнд2 ]

Устанавливает для переменной имя_переменной вычисленное целочисленное значение. Каждый операнд может представлять либо целочисленную константу, либо :имя_переменной (ссылку на переменную с целочисленным значением). А оператор может быть следующим: +, -, * или /.

Пример:

\set ntellers 10 * :scale

\setrandom имя_переменной мин макс

Устанавливает для переменной имя_переменной случайное целочисленное значение от мин до макс включительно. Оба граничных значения могут задаваться целым числом или ссылкой :имя_переменной на переменную с целочисленным значением.

Пример:

\setrandom aid 1 :naccounts

\sleep номер [ us | ms | s ]

Приостанавливает выполнение скрипта на заданное число микросекунд (us), миллисекунд (ms) или секунд (s). Когда единицы не указываются, подразумеваются секунды. Здесь число может быть целочисленной константой или ссылкой :имя_переменной на переменную с целочисленным значением.

Пример:

\sleep 10 ms

\setshell имя_переменной команда [ аргумент ... ]

Присваивает переменной имя_переменной результат команды оболочки команда. Эта команда должна просто выдать целочисленное значение в стандартный вывод.

Здесь аргумент может быть либо текстовой константой, либо ссылкой :имя_переменной на значение любого типа. Если вы хотите записать аргумент, начинающийся с двоеточия, добавьте дополнительное двоеточие перед указанием аргумент.

Пример:

\setshell назначаемая_переменная команда строковый_аргумент :переменная ::строка_начинающаяся_двоеточием

\shell команда [ аргумент ... ]

Действует так же, как и \setshell, но игнорирует результат.

Пример:

\shell команда строковый_аргумент :переменная ::строка_начинающаяся_двоеточием

В качестве примера взгляните на встроенное определение транзакции типа TPC-B:

\set nbranches :scale
\set ntellers 10 * :scale
\set naccounts 100000 * :scale
\setrandom aid 1 :naccounts
\setrandom bid 1 :nbranches
\setrandom tid 1 :ntellers
\setrandom delta -5000 5000
BEGIN;
UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;
SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;
UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;
UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;
INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);
END;

С таким скриптом транзакция на каждой итерации будет обращаться к разным, случайно выбираемым строкам. (Этот пример показывает, почему важно, чтобы в каждом клиентском сеансе были собственные переменные — в противном случае они не будут независимо обращаться к разным строкам.)

Протоколирование транзакций

С параметром -l, но без --aggregate-interval, pgbench записывает в протокол время, которое ушло на выполнение каждой транзакции. Этот файл протокола будет называться pgbench_log.nnn, где nnn — PID процесса pgbench. Если используется параметр -j со значением 2 или больше, будет создано несколько рабочих потоков, и каждый будет записывать отдельный протокол. Первый рабочий процесс будет использовать файл с тем же именем, что и в стандартном случае с одним потоком, а имена остальных потоков будут называться pgbench_log.nnn.mmm, где mmm — последовательный номер потока, начиная с 1.

Протокол имеет следующий формат:

код_клиента номер_транзакции длительность номер_файла отметка_времени время_мкс [отставание_от_графика]

, где длительность — общее время, потраченное на транзакцию (в микросекундах), номер_файла указывает, какой файл скрипта использовался (это полезно при указании нескольких скриптов ключами -f), а отметка_времени/время_мкс — отметка времени в формате UNIX и смещение в микросекундах (из этих чисел можно получить время стандарта ISO 8601 с дробными секундами), показывающее, когда транзакция была завершена. Последнее поле, отставание_от_графика, представляет разницу между запланированным временем запуска транзакции и фактическим временем запуска, в микросекундах. Оно выводится, только когда используется параметр --rate.

Пример вывода выглядит так:

 0 199 2241 0 1175850568 995598
 0 200 2465 0 1175850568 998079
 0 201 2513 0 1175850569 608
 0 202 2038 0 1175850569 2663

Когда проводится длительное тестирование с большим количеством транзакций, файлы протоколов могут быть очень объёмными. Чтобы в них записывалась только случайная выборка транзакций, можно запустить команду с параметром --sampling-rate.

Протоколирование с агрегированием

С параметром --aggregate-interval протоколы имеют несколько иной формат:

начало_интервала число_транзакций сумма_длительности сумма_длительности_2
мин_длительность макс_длительность [сумма_задержки сумма_задержки_2 мин_задержка макс_задержка]

Здесь начало_интервала — начальное время интервала (в формате времени UNIX), число_транзакций — количество транзакций в данном интервале, сумма_длительности — суммарная длительность транзакций (что позволяет легко вычислить среднюю длительность). Следующее поле, сумма_длительности_2 содержит сумму квадратов длительностей. Последние два поля, мин_длительность и макс_длительность, представляют минимальную и максимальную длительность транзакций в данном интервале. Интервал, в котором засчитывается транзакция, определяется временем её фиксации. Последние четыре поля, сумма_задержки, сумма_задержки_2, мин_задержка и макс_задержка, присутствуют, только если применяется параметр --rate. Они отражают время, на которое задерживается очередная транзакция, ожидая завершения предыдущей, то есть разницу между временем фактического запуска и запланированным временем.

Пример вывода:

1345828501 5601 1542744 483552416 61 2573
1345828503 7884 1979812 565806736 60 1479
1345828505 7208 1979422 567277552 59 1391
1345828507 7685 1980268 569784714 60 1398
1345828509 7073 1979779 573489941 236 1411

Заметьте, что простой протокол (без агрегирования) содержит номера подключаемых файлов скриптов, в отличие от протокола с агрегированием. Таким образом, если вам нужны подобные сведения, но в разрезе скриптов, вам придётся агрегировать данные самостоятельно.

Время ожидания по операторам

С параметром -r программа pgbench учитывает время выполнения каждого оператора каждым клиентом. Затем по завершении тестирования она выводит среднее по всем значениям как время ожидания каждого оператора.

Со стандартным скриптом вывод будет примерно таким:

starting vacuum...end.
transaction type: TPC-B (sort of)
scaling factor: 1
query mode: simple
number of clients: 10
number of threads: 1
number of transactions per client: 1000
number of transactions actually processed: 10000/10000
tps = 618.764555 (including connections establishing)
tps = 622.977698 (excluding connections establishing)
statement latencies in milliseconds:
        0.004386        \set nbranches 1 * :scale
        0.001343        \set ntellers 10 * :scale
        0.001212        \set naccounts 100000 * :scale
        0.001310        \setrandom aid 1 :naccounts
        0.001073        \setrandom bid 1 :nbranches
        0.001005        \setrandom tid 1 :ntellers
        0.001078        \setrandom delta -5000 5000
        0.326152        BEGIN;
        0.603376        UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;
        0.454643        SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;
        5.528491        UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;
        7.335435        UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;
        0.371851        INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);
        1.212976        END;

Если задействуется несколько файлов скриптов, средние значения выводятся отдельно для каждого файла.

Учтите, что сбор дополнительных временных показателей влечёт некоторые издержки и приводит к снижению средней скорости и, как результат, падению TPS. На сколько именно снизится скорость, во многом зависит от платформы и оборудования. Хороший способ оценить, каковы эти издержки — сравнить средние значения TPS, получаемые с подсчётом времени операторов и без такого подсчёта.

Полезные советы

Используя pgbench, можно без особого труда получить абсолютно бессмысленные числа. Последуйте приведённым советам, чтобы получить полезные результаты.

Во-первых, никогда не доверяйте тестам, которые выполняются всего несколько секунд. Воспользуйтесь параметром -t и -T и установите время выполнения не меньше нескольких минут, чтобы избавиться от шума в средних значениях. В некоторых случаях для получения воспроизводимых результатов тестирование должно продолжаться несколько часов. Чтобы понять, были ли получены воспроизводимые значения, имеет смысл запустить тестирование несколько раз.

Для стандартного сценария по типу TPC-B начальный коэффициент масштаба (-s) должен быть не меньше числа клиентов, с каким вы намерены проводить тестирование (-c); в противном случае вы, по большому счёту, будете замерять время конкурентных изменений. Таблица pgbench_branches содержит всего -s строк, а каждая транзакция хочет изменить одну из них, так что если значение -c превышает -s, это несомненно приведёт к тому, что многие транзакции будут блокироваться другими.

Стандартный сценарий тестирования также довольно сильно зависит от того, сколько времени прошло с момента инициализации таблиц: накопление неактуальных строк и «мёртвого» пространства в таблицах влияет на результаты. Чтобы правильно оценить результаты, необходимо учитывать, сколько всего изменений было произведено и когда выполнялась очистка. Если же включена автоочистка, это может быть чревато непредсказуемыми изменениями оценок производительности.

Полезность результатов pgbench также может ограничиваться тем, что тестирование с большим числом клиентских сеансов само по себе нагружает систему. Этого можно избежать, запуская pgbench на другом компьютере, не на сервере баз данных, хотя при этом большое значение имеет скорость сети. Иногда, оценивая производительность одного сервера, полезно запускать даже несколько экземпляров pgbench параллельно, на отдельных клиентских компьютерах.

pgbench

Name

pgbench -- run a benchmark test on PostgreSQL

Synopsis

pgbench -i [option...] [dbname]

pgbench [option...] [dbname]

Description

pgbench is a simple program for running benchmark tests on PostgreSQL. It runs the same sequence of SQL commands over and over, possibly in multiple concurrent database sessions, and then calculates the average transaction rate (transactions per second). By default, pgbench tests a scenario that is loosely based on TPC-B, involving five SELECT, UPDATE, and INSERT commands per transaction. However, it is easy to test other cases by writing your own transaction script files.

Typical output from pgbench looks like:

transaction type: TPC-B (sort of)
scaling factor: 10
query mode: simple
number of clients: 10
number of threads: 1
number of transactions per client: 1000
number of transactions actually processed: 10000/10000
tps = 85.184871 (including connections establishing)
tps = 85.296346 (excluding connections establishing)

The first six lines report some of the most important parameter settings. The next line reports the number of transactions completed and intended (the latter being just the product of number of clients and number of transactions per client); these will be equal unless the run failed before completion. (In -T mode, only the actual number of transactions is printed.) The last two lines report the number of transactions per second, figured with and without counting the time to start database sessions.

The default TPC-B-like transaction test requires specific tables to be set up beforehand. pgbench should be invoked with the -i (initialize) option to create and populate these tables. (When you are testing a custom script, you don't need this step, but will instead need to do whatever setup your test needs.) Initialization looks like:

pgbench -i [ other-options ] dbname

where dbname is the name of the already-created database to test in. (You may also need -h, -p, and/or -U options to specify how to connect to the database server.)

Caution

pgbench -i creates four tables pgbench_accounts, pgbench_branches, pgbench_history, and pgbench_tellers, destroying any existing tables of these names. Be very careful to use another database if you have tables having these names!

At the default "scale factor" of 1, the tables initially contain this many rows:

table                   # of rows
---------------------------------
pgbench_branches        1
pgbench_tellers         10
pgbench_accounts        100000
pgbench_history         0

You can (and, for most purposes, probably should) increase the number of rows by using the -s (scale factor) option. The -F (fillfactor) option might also be used at this point.

Once you have done the necessary setup, you can run your benchmark with a command that doesn't include -i, that is

pgbench [ options ] dbname

In nearly all cases, you'll need some options to make a useful test. The most important options are -c (number of clients), -t (number of transactions), -T (time limit), and -f (specify a custom script file). See below for a full list.

Options

The following is divided into three subsections: Different options are used during database initialization and while running benchmarks, some options are useful in both cases.

Initialization Options

pgbench accepts the following command-line initialization arguments:

-i
--initialize

Required to invoke initialization mode.

-F fillfactor
--fillfactor=fillfactor

Create the pgbench_accounts, pgbench_tellers and pgbench_branches tables with the given fillfactor. Default is 100.

-n
--no-vacuum

Perform no vacuuming after initialization.

-q
--quiet

Switch logging to quiet mode, producing only one progress message per 5 seconds. The default logging prints one message each 100000 rows, which often outputs many lines per second (especially on good hardware).

-s scale_factor
--scale=scale_factor

Multiply the number of rows generated by the scale factor. For example, -s 100 will create 10,000,000 rows in the pgbench_accounts table. Default is 1. When the scale is 20,000 or larger, the columns used to hold account identifiers (aid columns) will switch to using larger integers (bigint), in order to be big enough to hold the range of account identifiers.

--foreign-keys

Create foreign key constraints between the standard tables.

--index-tablespace=index_tablespace

Create indexes in the specified tablespace, rather than the default tablespace.

--tablespace=tablespace

Create tables in the specified tablespace, rather than the default tablespace.

--unlogged-tables

Create all tables as unlogged tables, rather than permanent tables.

Benchmarking Options

pgbench accepts the following command-line benchmarking arguments:

-c clients
--client=clients

Number of clients simulated, that is, number of concurrent database sessions. Default is 1.

-C
--connect

Establish a new connection for each transaction, rather than doing it just once per client session. This is useful to measure the connection overhead.

-d
--debug

Print debugging output.

-D varname=value
--define=varname=value

Define a variable for use by a custom script (see below). Multiple -D options are allowed.

-f filename
--file=filename

Read transaction script from filename. See below for details. -N, -S, and -f are mutually exclusive.

-j threads
--jobs=threads

Number of worker threads within pgbench. Using more than one thread can be helpful on multi-CPU machines. The number of clients must be a multiple of the number of threads, since each thread is given the same number of client sessions to manage. Default is 1.

-l
--log

Write the time taken by each transaction to a log file. See below for details.

-M querymode
--protocol=querymode

Protocol to use for submitting queries to the server:

  • simple: use simple query protocol.

  • extended: use extended query protocol.

  • prepared: use extended query protocol with prepared statements.

The default is simple query protocol. (See Chapter 49 for more information.)

-n
--no-vacuum

Perform no vacuuming before running the test. This option is necessary if you are running a custom test scenario that does not include the standard tables pgbench_accounts, pgbench_branches, pgbench_history, and pgbench_tellers.

-N
--skip-some-updates

Do not update pgbench_tellers and pgbench_branches. This will avoid update contention on these tables, but it makes the test case even less like TPC-B.

-P sec
--progress=sec

Show progress report every sec seconds. The report includes the time since the beginning of the run, the tps since the last report, and the transaction latency average and standard deviation since the last report. Under throttling (-R), the latency is computed with respect to the transaction scheduled start time, not the actual transaction beginning time, thus it also includes the average schedule lag time.

-r
--report-latencies

Report the average per-statement latency (execution time from the perspective of the client) of each command after the benchmark finishes. See below for details.

-R rate
--rate=rate

Execute transactions targeting the specified rate instead of running as fast as possible (the default). The rate is given in transactions per second. If the targeted rate is above the maximum possible rate, the rate limit won't impact the results.

The rate is targeted by starting transactions along a Poisson-distributed schedule time line. The expected start time schedule moves forward based on when the client first started, not when the previous transaction ended. That approach means that when transactions go past their original scheduled end time, it is possible for later ones to catch up again.

When throttling is active, the transaction latency reported at the end of the run is calculated from the scheduled start times, so it includes the time each transaction had to wait for the previous transaction to finish. The wait time is called the schedule lag time, and its average and maximum are also reported separately. The transaction latency with respect to the actual transaction start time, i.e. the time spent executing the transaction in the database, can be computed by subtracting the schedule lag time from the reported latency.

A high schedule lag time is an indication that the system cannot process transactions at the specified rate, with the chosen number of clients and threads. When the average transaction execution time is longer than the scheduled interval between each transaction, each successive transaction will fall further behind, and the schedule lag time will keep increasing the longer the test run is. When that happens, you will have to reduce the specified transaction rate.

-s scale_factor
--scale=scale_factor

Report the specified scale factor in pgbench's output. With the built-in tests, this is not necessary; the correct scale factor will be detected by counting the number of rows in the pgbench_branches table. However, when testing custom benchmarks (-f option), the scale factor will be reported as 1 unless this option is used.

-S
--select-only

Perform select-only transactions instead of TPC-B-like test.

-t transactions
--transactions=transactions

Number of transactions each client runs. Default is 10.

-T seconds
--time=seconds

Run the test for this many seconds, rather than a fixed number of transactions per client. -t and -T are mutually exclusive.

-v
--vacuum-all

Vacuum all four standard tables before running the test. With neither -n nor -v, pgbench will vacuum the pgbench_tellers and pgbench_branches tables, and will truncate pgbench_history.

--aggregate-interval=seconds

Length of aggregation interval (in seconds). May be used only together with -l - with this option, the log contains per-interval summary (number of transactions, min/max latency and two additional fields useful for variance estimation).

This option is not currently supported on Windows.

--sampling-rate=rate

Sampling rate, used when writing data into the log, to reduce the amount of log generated. If this option is given, only the specified fraction of transactions are logged. 1.0 means all transactions will be logged, 0.05 means only 5% of the transactions will be logged.

Remember to take the sampling rate into account when processing the log file. For example, when computing tps values, you need to multiply the numbers accordingly (e.g. with 0.01 sample rate, you'll only get 1/100 of the actual tps).

Common Options

pgbench accepts the following command-line common arguments:

-h hostname
--host=hostname

The database server's host name

-p port
--port=port

The database server's port number

-U login
--username=login

The user name to connect as

-V
--version

Print the pgbench version and exit.

-?
--help

Show help about pgbench command line arguments, and exit.

Notes

What is the "Transaction" Actually Performed in pgbench?

The default transaction script issues seven commands per transaction:

  1. BEGIN;

  2. UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;

  3. SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;

  4. UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;

  5. UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;

  6. INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);

  7. END;

If you specify -N, steps 4 and 5 aren't included in the transaction. If you specify -S, only the SELECT is issued.

Custom Scripts

pgbench has support for running custom benchmark scenarios by replacing the default transaction script (described above) with a transaction script read from a file (-f option). In this case a "transaction" counts as one execution of a script file. You can even specify multiple scripts (multiple -f options), in which case a random one of the scripts is chosen each time a client session starts a new transaction.

The format of a script file is one SQL command per line; multiline SQL commands are not supported. Empty lines and lines beginning with -- are ignored. Script file lines can also be "meta commands", which are interpreted by pgbench itself, as described below.

There is a simple variable-substitution facility for script files. Variables can be set by the command-line -D option, explained above, or by the meta commands explained below. In addition to any variables preset by -D command-line options, there are a few variables that are preset automatically, listed in Table G-1. A value specified for these variables using -D takes precedence over the automatic presets. Once set, a variable's value can be inserted into a SQL command by writing :variablename. When running more than one client session, each session has its own set of variables.

Table G-1. Automatic variables

VariableDescription
scalecurrent scale factor
client_idunique number identifying the client session (starts from zero)

Script file meta commands begin with a backslash (\). Arguments to a meta command are separated by white space. These meta commands are supported:

\set varname operand1 [ operator operand2 ]

Sets variable varname to a calculated integer value. Each operand is either an integer constant or a :variablename reference to a variable having an integer value. The operator can be +, -, *, or /.

Example:

\set ntellers 10 * :scale

\setrandom varname min max

Sets variable varname to a random integer value between the limits min and max inclusive. Each limit can be either an integer constant or a :variablename reference to a variable having an integer value.

Example:

\setrandom aid 1 :naccounts

\sleep number [ us | ms | s ]

Causes script execution to sleep for the specified duration in microseconds (us), milliseconds (ms) or seconds (s). If the unit is omitted then seconds are the default. number can be either an integer constant or a :variablename reference to a variable having an integer value.

Example:

\sleep 10 ms

\setshell varname command [ argument ... ]

Sets variable varname to the result of the shell command command. The command must return an integer value through its standard output.

argument can be either a text constant or a :variablename reference to a variable of any types. If you want to use argument starting with colons, you need to add an additional colon at the beginning of argument.

Example:

\setshell variable_to_be_assigned command literal_argument :variable ::literal_starting_with_colon

\shell command [ argument ... ]

Same as \setshell, but the result is ignored.

Example:

\shell command literal_argument :variable ::literal_starting_with_colon

As an example, the full definition of the built-in TPC-B-like transaction is:

\set nbranches :scale
\set ntellers 10 * :scale
\set naccounts 100000 * :scale
\setrandom aid 1 :naccounts
\setrandom bid 1 :nbranches
\setrandom tid 1 :ntellers
\setrandom delta -5000 5000
BEGIN;
UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;
SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;
UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;
UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;
INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);
END;

This script allows each iteration of the transaction to reference different, randomly-chosen rows. (This example also shows why it's important for each client session to have its own variables — otherwise they'd not be independently touching different rows.)

Per-Transaction Logging

With the -l option but without the --aggregate-interval, pgbench writes the time taken by each transaction to a log file. The log file will be named pgbench_log.nnn, where nnn is the PID of the pgbench process. If the -j option is 2 or higher, creating multiple worker threads, each will have its own log file. The first worker will use the same name for its log file as in the standard single worker case. The additional log files for the other workers will be named pgbench_log.nnn.mmm, where mmm is a sequential number for each worker starting with 1.

The format of the log is:

client_id transaction_no time file_no time_epoch time_us [schedule_lag]

where time is the total elapsed transaction time in microseconds, file_no identifies which script file was used (useful when multiple scripts were specified with -f), and time_epoch/time_us are a UNIX epoch format timestamp and an offset in microseconds (suitable for creating an ISO 8601 timestamp with fractional seconds) showing when the transaction completed. The last field, schedule_lag, is the difference between the transaction's scheduled start time, and the time it actually started, in microseconds. It is only present when the --rate option is used.

Here are example outputs:

 0 199 2241 0 1175850568 995598
 0 200 2465 0 1175850568 998079
 0 201 2513 0 1175850569 608
 0 202 2038 0 1175850569 2663

When running a long test on hardware that can handle a lot of transactions, the log files can become very large. The --sampling-rate option can be used to log only a random sample of transactions.

Aggregated Logging

With the --aggregate-interval option, the logs use a bit different format:

interval_start num_of_transactions latency_sum latency_2_sum min_latency max_latency [lag_sum lag_2_sum min_lag max_lag]

where interval_start is the start of the interval (UNIX epoch format timestamp), num_of_transactions is the number of transactions within the interval, latency_sum is a sum of latencies (so you can compute average latency easily). The following two fields are useful for variance estimation - latency_sum is a sum of latencies and latency_2_sum is a sum of 2nd powers of latencies. The last two fields are min_latency - a minimum latency within the interval, and max_latency - maximum latency within the interval. A transaction is counted into the interval when it was committed. The last four fields, lag_sum, lag_2_sum, min_lag, and max_lag, are only present if the --rate option is used. They are calculated from the time each transaction had to wait for the previous one to finish, i.e. the difference between each transaction's scheduled start time and the time it actually started.

Here is example outputs:

1345828501 5601 1542744 483552416 61 2573
1345828503 7884 1979812 565806736 60 1479
1345828505 7208 1979422 567277552 59 1391
1345828507 7685 1980268 569784714 60 1398
1345828509 7073 1979779 573489941 236 1411

Notice that while the plain (unaggregated) log file contains index of the custom script files, the aggregated log does not. Therefore if you need per script data, you need to aggregate the data on your own.

Per-Statement Latencies

With the -r option, pgbench collects the elapsed transaction time of each statement executed by every client. It then reports an average of those values, referred to as the latency for each statement, after the benchmark has finished.

For the default script, the output will look similar to this:

starting vacuum...end.
transaction type: TPC-B (sort of)
scaling factor: 1
query mode: simple
number of clients: 10
number of threads: 1
number of transactions per client: 1000
number of transactions actually processed: 10000/10000
tps = 618.764555 (including connections establishing)
tps = 622.977698 (excluding connections establishing)
statement latencies in milliseconds:
        0.004386        \set nbranches 1 * :scale
        0.001343        \set ntellers 10 * :scale
        0.001212        \set naccounts 100000 * :scale
        0.001310        \setrandom aid 1 :naccounts
        0.001073        \setrandom bid 1 :nbranches
        0.001005        \setrandom tid 1 :ntellers
        0.001078        \setrandom delta -5000 5000
        0.326152        BEGIN;
        0.603376        UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + :delta WHERE aid = :aid;
        0.454643        SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = :aid;
        5.528491        UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + :delta WHERE tid = :tid;
        7.335435        UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + :delta WHERE bid = :bid;
        0.371851        INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime) VALUES (:tid, :bid, :aid, :delta, CURRENT_TIMESTAMP);
        1.212976        END;

If multiple script files are specified, the averages are reported separately for each script file.

Note that collecting the additional timing information needed for per-statement latency computation adds some overhead. This will slow average execution speed and lower the computed TPS. The amount of slowdown varies significantly depending on platform and hardware. Comparing average TPS values with and without latency reporting enabled is a good way to measure if the timing overhead is significant.

Good Practices

It is very easy to use pgbench to produce completely meaningless numbers. Here are some guidelines to help you get useful results.

In the first place, never believe any test that runs for only a few seconds. Use the -t or -T option to make the run last at least a few minutes, so as to average out noise. In some cases you could need hours to get numbers that are reproducible. It's a good idea to try the test run a few times, to find out if your numbers are reproducible or not.

For the default TPC-B-like test scenario, the initialization scale factor (-s) should be at least as large as the largest number of clients you intend to test (-c); else you'll mostly be measuring update contention. There are only -s rows in the pgbench_branches table, and every transaction wants to update one of them, so -c values in excess of -s will undoubtedly result in lots of transactions blocked waiting for other transactions.

The default test scenario is also quite sensitive to how long it's been since the tables were initialized: accumulation of dead rows and dead space in the tables changes the results. To understand the results you must keep track of the total number of updates and when vacuuming happens. If autovacuum is enabled it can result in unpredictable changes in measured performance.

A limitation of pgbench is that it can itself become the bottleneck when trying to test a large number of client sessions. This can be alleviated by running pgbench on a different machine from the database server, although low network latency will be essential. It might even be useful to run several pgbench instances concurrently, on several client machines, against the same database server.

FAQ