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如何建立TPC H数据库模式

创作时间:

作者:

@小白创作中心

如何建立TPC H数据库模式

引用

来源

https://docs.pingcode.com/baike/2419772

TPC H数据库模式是一种用于测试和评估数据库系统性能的标准化数据库模式。它模拟了一个典型的在线分析处理（OLAP）场景，并包含了一系列的表、视图和查询，用于测量数据库系统的处理能力。建立TPC H数据库模式涉及多个步骤，包括选择适当的硬件和软件平台、安装必要的软件工具、下载TPC-H基准套件、配置TPC-H工具、生成数据、创建数据库模式、加载数据以及运行查询和测试系统性能。

建立TPC-H数据库模式的步骤包括选择适当的硬件和软件平台、安装必要的软件工具、下载TPC-H基准套件、配置TPC-H工具、生成数据、创建数据库模式、加载数据、运行查询和测试系统性能。其中，选择适当的硬件和软件平台是关键的一步，因为它直接影响数据库的性能和可扩展性。

一、选择适当的硬件和软件平台

选择适当的硬件和软件平台是建立TPC-H数据库模式的第一步。TPC-H基准测试的目标是评估系统在处理复杂查询时的性能，因此，硬件和软件平台的选择直接影响基准测试结果。

硬件选择

服务器配置：选择高性能的服务器是至关重要的。服务器应该具备足够的CPU核心数、高速内存和高速存储设备。考虑使用多核CPU和大容量的内存，以提高查询处理速度。
存储设备：选择高速存储设备，如SSD或NVMe存储，可以显著提高数据读取和写入的速度。此外，RAID配置可以提供数据冗余和提高读写性能。
网络配置：如果TPC-H测试需要在分布式环境中运行，网络性能也是一个重要的考虑因素。高速网络连接可以减少数据传输的延迟。

软件选择

操作系统：选择一个稳定且高性能的操作系统，如Linux或Windows Server。Linux通常被认为是更适合高性能计算的操作系统。
数据库管理系统（DBMS）：选择支持TPC-H基准测试的数据库管理系统。常见的选择包括Oracle、SQL Server、PostgreSQL和MySQL。这些DBMS通常提供了优化查询性能的功能和工具。
TPC-H基准套件：从TPC官方网站下载最新版本的TPC-H基准套件。该套件包括数据生成工具、查询脚本和基准测试工具。

二、安装必要的软件工具

在选择了适当的硬件和软件平台之后，下一步是安装必要的软件工具。这些工具包括数据库管理系统、TPC-H基准套件以及其他辅助工具。

安装数据库管理系统

下载和安装：从官方网站下载所选数据库管理系统的安装包，按照官方文档的指导进行安装和配置。例如，对于PostgreSQL，可以使用以下命令进行安装：
```
sudo apt update  
sudo apt install postgresql postgresql-contrib  
```
配置数据库：根据TPC-H基准测试的需求，配置数据库参数。例如，调整内存分配、并发连接数和缓存大小等参数。

安装TPC-H基准套件

下载TPC-H基准套件：从TPC官方网站下载最新版本的TPC-H基准套件。
解压和安装：解压下载的文件，并按照官方文档的指导进行安装。TPC-H基准套件通常包括数据生成工具（DBGEN）和查询生成工具（QGEN）。

安装其他辅助工具

SQL客户端：安装一个SQL客户端工具，如pgAdmin（适用于PostgreSQL）、Oracle SQL Developer（适用于Oracle）或SQL Server Management Studio（适用于SQL Server），以便与数据库进行交互。
性能监控工具：安装性能监控工具，如Grafana、Prometheus或数据库自带的性能监控工具，以便监控数据库的性能和资源使用情况。

三、下载TPC-H基准套件

TPC-H基准套件是建立TPC-H数据库模式的核心工具。下载最新版本的TPC-H基准套件，并解压到合适的位置。

下载和解压TPC-H基准套件

访问TPC官方网站：访问TPC官方网站（http://www.tpc.org）并导航到TPC-H基准测试页面。
下载基准套件：下载最新版本的TPC-H基准套件。通常，TPC-H基准套件以压缩文件的形式提供。
解压文件：将下载的压缩文件解压到合适的位置。例如，可以使用以下命令进行解压：
```
tar -xzf tpch_2_17_3.tar.gz -C /path/to/tpch  
```

检查文件和目录结构

解压后，检查TPC-H基准套件的文件和目录结构。通常，TPC-H基准套件包括以下目录和文件：

DBGEN：数据生成工具目录，包含生成TPC-H测试数据的工具。
QGEN：查询生成工具目录，包含生成TPC-H查询的工具。
queries：包含TPC-H基准测试的查询脚本。
README：包含基准套件的使用说明和配置指南。

四、配置TPC-H工具

在下载并解压TPC-H基准套件后，需要对TPC-H工具进行配置，以便生成数据和查询。

配置DBGEN工具

编译DBGEN工具：TPC-H基准套件通常以源代码形式提供，需要先进行编译。进入DBGEN目录并运行以下命令进行编译：
```
cd /path/to/tpch/DBGEN  
make  
```
配置DBGEN参数：编辑
makefile.suite
文件，根据数据库管理系统和硬件平台的需求，配置相应的参数。例如，设置数据库类型、编译器选项和数据生成规模。

配置QGEN工具

编译QGEN工具：进入QGEN目录并运行以下命令进行编译：
```
cd /path/to/tpch/QGEN  
make  
```
配置QGEN参数：编辑
makefile.suite
文件，根据数据库管理系统和硬件平台的需求，配置相应的参数。例如，设置查询模板和生成查询的数量。

配置环境变量

为了方便使用TPC-H工具，可以将DBGEN和QGEN工具的路径添加到系统的环境变量中。例如，可以编辑
.bashrc
文件并添加以下行：

export PATH=$PATH:/path/to/tpch/DBGEN:/path/to/tpch/QGEN

五、生成数据

配置好TPC-H工具后，下一步是生成TPC-H测试数据。TPC-H基准测试的数据生成工具DBGEN可以生成不同规模的数据集。

生成数据集

选择数据规模：TPC-H基准测试的数据规模通常以GB为单位。选择合适的数据规模，如1GB、10GB或100GB。
运行DBGEN工具：运行DBGEN工具生成数据集。例如，生成10GB数据集的命令如下：
```
cd /path/to/tpch/DBGEN  
./dbgen -s 10  
```

这将生成多个数据文件，每个文件对应TPC-H的一个表。

验证数据文件

生成数据文件后，检查数据文件的完整性和一致性。确保所有数据文件都生成成功且没有损坏。例如，可以使用以下命令检查数据文件的大小：

ls -lh /path/to/tpch/DBGEN/*.tbl

六、创建数据库模式

生成数据后，需要在数据库中创建TPC-H的数据库模式。TPC-H数据库模式包括多个表、视图和索引。

创建数据库

连接到数据库：使用SQL客户端工具连接到数据库。例如，连接到PostgreSQL数据库的命令如下：
```
psql -U username -d database_name  
```
创建TPC-H数据库：创建一个新的TPC-H数据库。例如，创建名为
tpch
的数据库的命令如下：
```
CREATE DATABASE tpch;  
```

创建表

定义表结构：根据TPC-H基准测试的规范，定义TPC-H表的结构。TPC-H包括多个表，如
customer
、
orders
、
lineitem
等。

创建表：使用SQL语句创建TPC-H表。例如，创建
customer
表的命令如下：

CREATE TABLE customer (  
  c_custkey INTEGER PRIMARY KEY,  
  c_name VARCHAR(25),  
  c_address VARCHAR(40),  
  c_nationkey INTEGER,  
  c_phone CHAR(15),  
  c_acctbal DECIMAL(15, 2),  
  c_mktsegment CHAR(10),  
  c_comment VARCHAR(117)  
);

创建索引和视图

创建索引：为了提高查询性能，可以在表的关键列上创建索引。例如，创建
customer
表的索引的命令如下：
```
CREATE INDEX idx_customer_nationkey ON customer(c_nationkey);  
```
创建视图：根据TPC-H基准测试的需求，创建相应的视图。例如，创建一个汇总视图的命令如下：
```
CREATE VIEW summary_view AS  
SELECT c_nationkey, COUNT(*) AS customer_count  
FROM customer  
GROUP BY c_nationkey;  
```

七、加载数据

创建好数据库模式后，需要将生成的数据加载到数据库中。TPC-H基准测试提供了数据加载工具，可以将数据文件导入数据库表。

导入数据文件

使用COPY命令：使用数据库管理系统提供的COPY命令，将数据文件导入相应的表。例如，导入
customer
表的数据的命令如下：
```
COPY customer FROM '/path/to/tpch/DBGEN/customer.tbl' DELIMITER '|' CSV;  
```
批量导入：为了提高数据加载速度，可以使用批量导入的方式。例如，将多个数据文件合并成一个文件，然后一次性导入。

验证数据加载

数据加载完成后，验证数据加载的完整性和一致性。确保所有数据都正确导入且没有遗漏。例如，可以使用以下SQL语句检查表的记录数：

SELECT COUNT(*) FROM customer;

八、运行查询和测试系统性能

数据加载完成后，可以运行TPC-H基准测试的查询脚本，并测试系统的性能。TPC-H基准测试包括多个复杂的查询，用于评估系统在处理复杂查询时的性能。

运行TPC-H查询

准备查询脚本：TPC-H基准套件提供了多个查询脚本，位于
queries
目录中。根据测试需求，选择合适的查询脚本。
执行查询：使用SQL客户端工具执行查询脚本。例如，执行查询1的命令如下：
```
i /path/to/tpch/queries/query1.sql  
```

测试系统性能

监控性能指标：使用性能监控工具监控系统的性能指标，如CPU使用率、内存使用率和I/O性能。
分析查询性能：分析查询的执行时间和资源消耗，找出性能瓶颈并进行优化。例如，可以使用数据库管理系统提供的性能分析工具，如PostgreSQL的EXPLAIN命令：
```
EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customer WHERE c_nationkey = 1;  
```

结论

建立TPC-H数据库模式涉及多个步骤，包括选择适当的硬件和软件平台、安装必要的软件工具、下载TPC-H基准套件、配置TPC-H工具、生成数据、创建数据库模式、加载数据以及运行查询和测试系统性能。通过严格按照这些步骤进行操作，可以成功建立TPC-H数据库模式，并进行基准测试以评估系统的性能。选择适当的硬件和软件平台是关键的一步，因为它直接影响数据库的性能和可扩展性。