WMS Performance Shootout Presentazione adattata e aggiornata per FOSS4G-IT Lugano 2010

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1 WMS Performance Shootout Presentazione adattata e aggiornata per FOSS4G-IT Lugano 2010 Andrea Aime (GeoServer) Jeff McKenna (MapServer) Open Source Geospatial Foundation 1

2 Sommario Comparazione prestazionale fra server WMS: GeoServer MapServer Con vari tipi di carico: Vettoriale: poligonale semplice, punti con icone, reti stradali con varie vestizioni, reti stradali etichettate Raster: Bluemarble NG Con diverse sorgenti dati: Vettoriali: shapefile, PostGIS, Oracle spatial, SDE su Oracle spatial Raster: ECW e mosaici di GeoTiff Open Source Geospatial Foundation 2

3 Aggiornamenti e adattamenti Modifiche rispetto alla versione originale: Traduzione in lingua italiana La presentazione è stata aggiornata per includere anche risultati della release di GeoServer e fornire spunti di quanto sta accadendo in GeoServer 2.1 I risultati di MapServer non sono stati aggiornati, una verifica con gli sviluppatori non ha suggerito recenti miglioramenti prestazionali Open Source Geospatial Foundation 3

4 Storia dei benchmark a FOSS4G Questa è la terza edizione del benchmark. Gli esercizi precedenti: FOSS4G 2007: Refractions Research preparò e pubblico la prima comparativa con l'aiuto degli sviluppatori di GeoServer e MapServer. L'attenzione fu concentrata su layer di grande dimensione in formato Shapefile e PostGIS con vestizione minima FOSS4G 2008: OpenGeo preparò e pubblicò la seconda comparativa con la revisione da parte degli sviluppatori di MapServer. L'attenzione fu concentrata su semplici carte tematiche, accesso ai dati raster (GeoTiff, MrSID), WFS e tile caching Competizione amichevole: lo scopo è di favorire il miglioramento di tutti i software coinvolti Open Source Geospatial Foundation 4

5 Miglioramenti a MapServer I risultati delle precedenti edizioni sono causa dei seguenti miglioramenti: Miglioramento nell'indicizzazione di grandi shapefile Ottimizzazioni nella lettura dei raster (singola passata su dati a bande multiple) Miglioramenti all'etichettatura dei poligoni Caching dei codici EPSG Miglioramenti nel driver PostGIS Miglioramenti nel driver Oracle Open Source Geospatial Foundation 5

6 Miglioramenti a GeoServer I risultati delle precedenti edizioni sono causa dei seguenti miglioramenti: Miglioramenti nel motore di rendering vettoriale Accelerazione della scrittura in GML Miglioramenti nell'accesso ai dati raster Miglioramenti al connettore verso PostGIS Open Source Geospatial Foundation 6

7 Regole di ingaggio Viene usata l'ultima versione di ogni server Ogni server è sottoposto esattamente lo stesso carico di lavoro: Stessa sequenza di richieste WMS Stessa sorgente dati Medesimo formato di output Ogni modifica apportata per migliorare le prestazioni dovrà essere inclusa in un rilascio stabile del server I dati non possono essere ottimizzati per il singolo server, viene concessa soltanto l'indicizzazione spaziale Tutti i test vengono svolti sullo stesso hardware e sistema operativo Open Source Geospatial Foundation 7

8 Configurazione hardware JMeter Bench WMS GeoServer MapServer Shapefiles ECW GeoTIFF SDE Oracle PostGIS Database Open Source Geospatial Foundation 8

9 Specifiche del software MapServer: beta3, GDAL SVN Apache 2.2 FastCGI - 8 processi statici GeoServer: 2.0-RC2, Java 6 update16, GDAL Tomcat threads In questa versione sono inclusi anche risultati di GeoServer e di GeoServer 2.1 alpha Database: Oracle SDE PostGIS Open Source Geospatial Foundation 9

10 Specifiche hardware Bench (2003): Dell PowerEdge Xeon Nocona 3Ghz, 1 GB RAM, OS: RedHat Enterprise 5.3 WMS (2004): Dell PowerwEdge Xeon Nocona 3.4Ghz, 8 GB RAM 6 dischi da 73 GB, 15K RPM, OS: RedHat Enterprise 5.3 Database (2007): Dell Optiplex 755 tower 1 x Intel Core2 Duo CPU 2.66GHz / Dual Core, 4Gb RAM 100Gb SATA 3.0Gb/s 7200 rpm HD, OS: RedHat Enterprise 5.3 Open Source Geospatial Foundation 10

11 Hot vs Cold Benchmarks Hot benchmark Le cache del file system sono completamente piene Il software ha avuto modo di effettuare qualunque preparazione sia necessaria (ad esempio, aprire le connessioni persistenti verso i database) Cold benchmark Il sistema operativo è appena avviato Non vi è nessuna forma di preparazione Entrambi le modalità di benchmarking sono lontane dalla realtà, un ambiente di produzione è di norma una combinazione di entrambe le situazioni Gli hot benchmarks sono più pratici da eseguire Open Source Geospatial Foundation 11

12 Metodologia Ogni lancio dei test esegue richieste con 1, 10, 20 e 40 client paralleli (per un totale di 1500 richieste) Ogni lancio usa un insieme di richieste generato casualmente e salvato in un file CSV: non vi sono due richieste uguali nel set, ma tutti i server eseguono esattamente lo stesso insieme di richieste I fattori casuali usati per generare le richieste sono: La dimensione dell'immagine (fra 640x480 e 1024x768) L'area geografica coinvolta (ma con scale simili) Ogni test viene eseguito tre volte, il risultato della terza esecuzione viene usato per la comparativa: hot benchmark (i risultati della seconda e terza tornata non differiscono significativamente) Gli altri server GIS e ogni altro servizio non necessario viene fermato durante l'esecuzione del test Open Source Geospatial Foundation 12

13 Colli di bottiglia Durante una prova prestazionale di norma una singola risorsa computazione agisce come collo di bottiglia I colli di bottiglia comuni sono la CPU, l'accesso al disco, la rete e l'accesso a database remoti Osservando i monitor di sistema (top, vmstat) durante l'esecuzione dei benchmark l'impressione è che il collo di bottiglia principale fosse la CPU (si tratta di vecchi Xeon): il carico sulla CPU era costantemente fra l'80% e il 100% durante l'esecuzione dei test con almeno 10 client A posteriori abbiamo scoperto che GeoServer stava comprimendo le PNG molto più di MapServer, andando a stressare ancora di più il collo di bottiglia principale In GeoServer la compressione è stata ridotta ai livelli di MapServer Open Source Geospatial Foundation 13

14 Set di dati utilizzati Layer poligonale: areawater_merge: il set di poligoni che in TIGER 2008 descrive le superfici d'acqua nello stato del Texas poligoni, shapefile da 195MB, EPSG:4269 Layer puntuale: gnis_names09: tutti i punti di interesse del datbase GNIS 2009 nello stato del Texas punti, shapefile da 2.8 MB, EPSG:4269 Layer lineare, edges_merge: tutti gli elementi lineari (strade e corsi d'acqua) nello stato del Texas, da TIGER Più di 5 milioni di linee, shp da 1.2GB, dbf da 1.4GB, EPSG:4269 Layer raster: Bluemarble TNG, x pixel, 7 livelli di overview nel TIFF (BigTIFF, ECW, mosaico da 512 e da 8 tile) Open Source Geospatial Foundation 14

15 Traffico equivalente I diagrammi mostrano il numero di risposte per secondo (throughput) Questa tabella traduce il risultato in risposte per ora e per giorno assumendo un carico costante Hit/sec Hit/ora Hit/giorno Open Source Geospatial Foundation 15

16 Test vettoriali T1: poligonali semplici con riempimento solido T2: posizionamento icone (layer puntuale) T3: rete stradale T4: rete stradale etichettata Questi risultati includono i valori di GS 2.0.1, è stato infatti notato un errore nelle impostazioni della compressione PNG in GeoServer 2.0 che ha falsato i risultati presentati a FOSS4G Open Source Geospatial Foundation 16

17 T1: semplici poligonali Layer areawater da TIGER 2008, area del Texas Semplice riempimento solido, nessun bordo Immagini fra 1: e 1: Open Source Geospatial Foundation 17

18 T1: Shapefiles 35 GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI ,8 6, ,9 25, ,2 31,2 15,3 26, ,1 30,4 15,5 26,8 Open Source Geospatial Foundation 18

19 T1: PostGIS 35 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 10,7 12,4 10, ,4 30,6 23, ,2 31,3 24, ,7 32,7 24,5 Open Source Geospatial Foundation 19

20 T1: Oracle 35 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 10,2 12 9, ,1 29,5 21, ,8 29,7 21, ,4 22 Open Source Geospatial Foundation 20

21 T1: SDE GS 2.0-RC2 MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 MapServer FCGI 1 9,5 8, ,3 22, ,6 23, ,3 23,6 Dati di GS non disponibili: la licenza di ArcSDE è scaduta Open Source Geospatial Foundation 21

22 T1: osservazioni GeoServer 2.0 è fra 25% e il 50% più veloce di MapServer CGI sugli shapefile, MapServer con FastCGI è il più veloce Oracle è all'incirca il 5% più lento sui carichi più elevati SDE sembra non sembra introdurre un overhead significativo GeoServer 2.0 e MapServer hanno le medesime prestazioni quando la sorgente dati è PostGIS o Oracle La minor compressione PNG in GeoServer comporta visibili miglioramenti: evidentemente in questo test la compressione PNG gioca un ruolo significativo Open Source Geospatial Foundation 22

23 T2: posizionamento icone Set dati GNIS 2009 sull'area del Texas Ogni punto è associato a una piccola immagine GIF/PNG Open Source Geospatial Foundation 23

24 T2: shapefile 35 GS-2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS-2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI 1 9,3 12,9 6,6 12, ,3 30,6 14,9 26, ,3 26, ,2 30,2 15,7 27,1 Open Source Geospatial Foundation 24

25 T2: PostGIS 35 GeoServer GS MapServer FCGI Threads GeoServer GS MapServer FCGI ,8 10, ,1 30,8 24, ,3 32,3 24, ,8 32,7 25 Open Source Geospatial Foundation 25

26 T2: Oracle 35 GeoServer GS MapServer FCGI Threads GeoServer GS MapServer FCGI 1 10,5 12,4 9, ,6 23, ,2 29,1 23, ,6 32,5 23,9 Open Source Geospatial Foundation 26

27 T2: SDE GeoServer MapServer FCGI Threads GeoServer MapServer FCGI 1 10,1 9, ,5 23, ,6 23, ,9 24,5 Dati di GS non disponibili: la licenza di ArcSDE è scaduta Open Source Geospatial Foundation 27

28 T2: osservazioni Entrambe i server fanno un buon lavoro nel caricare nel immagini esterne La minor compressione PNG in GeoServer comporta visibili miglioramenti: evidentemente in questo test la compressione PNG gioca un ruolo significativo Open Source Geospatial Foundation 28

29 T3: rete stradale TIGER 2008 edges, ma solo le strade vengono disegnate (i corsi d'acqua vengono filtrati), tre diversi stili di linea in base alla classe della strada Open Source Geospatial Foundation 29

30 T3: shapefiles 20 GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI 1 7,6 8,4 5 8, , , ,1 14, , ,1 16,2 11,5 17,6 Open Source Geospatial Foundation 30

31 T3: PostGIS 20 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 7,2 7,9 6, ,3 18,3 15, ,8 16,3 15, ,6 18,5 16,4 Open Source Geospatial Foundation 31

32 T3: Oracle 20 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 5,9 6,7 5, ,5 13,7 12, ,5 11,3 11, ,7 13,5 12,8 Open Source Geospatial Foundation 32

33 T3: SDE GS 2.0-RC2 MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 MapServer FCGI 1 6,1 4, ,3 11, ,6 9, Dati di GS non disponibili: la licenza di ArcSDE è scaduta Open Source Geospatial Foundation 33

34 T3: osservazioni Oracle e SDE sono significativamente più lenti (20%-30%) in confronto a PostGIS. Si ipotizza una indicizzazione più efficiente in PostGIS. MapServer è visibilmente meno efficiente nel caso SDE, indicazione che il trasferimento di dati potrebbe essere migliorato Le prestazioni inferiori osservate nel caso di 20 client è probabilmente dovuto a richieste mediamente più complesse. Le richieste sono infatti randomizzate, non vi è garanzia che siano uniformemente costose. In questo caso il miglioramento di GeoServer è decisamente meno visibile: la velocità di compressione in PNG non è evidentemente un elemento molto influente per questo test Open Source Geospatial Foundation 34

35 T4: strade con etichette curve Analogo a T3, ma a scala superiore (fra 1:10000 e 1:3000) e con etichette curve Open Source Geospatial Foundation 35

36 T4: shapefiles 25 GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer CGI MapServer FCGI 1 6,3 9 5,4 6, ,4 14,7 11,9 14, ,9 15,2 12,7 15, , ,6 15,3 Open Source Geospatial Foundation 36

37 T4: PostGIS 25 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 6,6 7, ,3 16,2 18, ,9 15,6 19, ,7 16,5 19,1 Open Source Geospatial Foundation 37

38 T4: Oracle 25 GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS MapServer FCGI 1 6 6,5 6, ,2 14,6 16, ,9 15,1 17, ,5 14,9 17,3 Open Source Geospatial Foundation 38

39 T4: SDE GS 2.0-RC2 MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 MapServer FCGI 1 5,6 6, ,8 16, ,3 17, ,1 17,2 Open Source Geospatial Foundation 39

40 Test raster I test includono file ECW, BigTIFF e mosaici di GeoTIFF I risultati mostrano una anteprima del lavoro in corso su GeoServer 2.1 (ora in alpha) per migliorare le prestazioni su dati raster in vista della comparativa di FOSS4G 2010 Open Source Geospatial Foundation 40

41 T5: raster Bluemarble TNG: come singolo file ECW, mosaico di 512 TIFF, e BigTIFF (MapServer) contro mosaico da 8 TIFF (GeoServer) File ECW: 260MB Le TIFF sono tiled con overview, non compresse. Circa 16GB per ogni mosaico Open Source Geospatial Foundation 41

42 T5: ECW 35 GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI 1 5 8,2 4 7, ,1 17,5 12, ,2 18,1 12,8 19, ,5 17,1 12,6 19,1 Open Source Geospatial Foundation 42

43 T5: Mosaico da 512 file 35 GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI 1 4,8 10,2 2,7 6,5 10 9,7 22, ,9 20 9,6 23,2 11,4 16,4 40 9,9 22,9 11,3 16,9 Open Source Geospatial Foundation 43

44 T5: BigTiff contro Mosaico 8 file 35 GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI Threads GS 2.0-RC2 GS 2.1.X MapServer CGI MapServer FCGI 1 6,4 14,5 4,8 11, ,7 31,6 13,3 26, ,3 32, , ,6 32,1 15,2 27,3 Mosaico 8 file Singolo BigTIFF Open Source Geospatial Foundation 44

45 Miglioramenti a FOSS4G 2009 Durante la preparazione di questi benchmark sono stati apportati vari miglioramenti ai server: MapServer Risolti problemi con etichette curve Risolti problemi con il connettore SDE Trovato un memory leak nel connettore Oracle GeoServer Risolto un problema nel connection pooling di Oracle Eliminati crash con sorgente ECW e carico elevato (in GeoServer 2.0.1) allineato il livello di compressione PNG con quello di MapServer (in GeoServer 2.1 alpha) renderer dedicato per i raster Open Source Geospatial Foundation 45

46 Il prossimo confronto Allargamento ad altri server WMS I server saranno spostati su una connessione internet più veloce per facilitare il lavoro di benchmarking Mostrare nei benchmark anche i casi con connessioni parallele Suddivisione del benchmarking in due fasi separate, per permettere ai team di interpretare i dati e migliorare il software Cambio di sistema di riferimento, sia nei raster che nei vettoriali Suggerimenti? Open Source Geospatial Foundation 46

47 Ulteriori informazioni Script, file di configurazione e risultati sono disponibili nell'svn di OSGeo: Wiki: Mailing list: Open Source Geospatial Foundation 47

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