百万TPS不可信?测量区块链性能的工具Hyperledger Caliper

编辑 | Sambodhi

区块链前哨导读:作者 Ashish,喜欢研究区块链、密码学和计算机网络。这次他给我们介绍了测量区块链性能的工具:Hyperleder Caliper。Caliper 项目最初于 2017 年 5 月启动,全球信息与通信技术公司华为积极参与了该项目的设计和开发。Hyperledger Caliper 是一个区块链基准测试工具,让项目可以不间断地跟踪不同区块链实现的性能特性。Hyperledger Caliper 初始版本的重点是每秒事务数(TPS)、延迟和资源利用率

区块链技术日益受到人们的关注,但是,你在为业务问题创建解决方案之前,却无法测试各种可用区块链平台的性能。为了解决这一痛点,Hyperledger 社区提供了一个名为“Hyperledger Caloper”的工具,可用来测试区块链平台的性能。

Hyperledger Caliper

Caliper 是一个区块链性能基准测试框架,它允许用户使用预定义的用例测试不同的区块链解决方案,并获得一组性能测试结果。

目前支持的性能指标:

成功率

事务吞吐量

事务延迟(最小值、最大值、平均值、百分比)

资源消耗(CPU、内存、网络 IO 等)

架构

适配层

使用适配层将现有的区块链系统集成到 Caliper 框架中。每个适配器通过使用相应的区块链的原生 SDK 或 RESTful API 来实现区块链的 Caliper NBI。

接口和核心层

接口和核心层实现核心功能,并为上行应用程序(up-applications)提供了北向接口,共四种 NBI:

区块链操作接口:包含在后端区块链上部署智能合约、调用合约、从分类账查询状态等操作。

资源监控器:包含启动、停止监控器和获取后端区块链系统的资源消耗状态的操作,包括 CPU、内存、网络 IO 等。目前提供了两种监控器,一种是监控本地和远程 docker 容器,另一种是监控本地进程。

性能分析器:包含读取预定义性能统计数据(包括 TPS、延迟、成功率等)和打印基准测试结果的操作。在调用区块链 NBI 时记录关键指标,例如事务的创建时间和提交时间、事务结果等。

报告生成器:包含用于生成 HTML 格式测试报告的操作。

应用层

应用层包含针对典型区块链场景实现的测试。每个测试都有一个配置文件,用于定义后端区块链网络和测试参数。

内置了一个默认基准测试引擎,用来帮助开发人员理解框架,并快速实现自己的测试。开发人员可以在没有框架的情况下直接使用 NBI 来实现他们的测试。

基准测试引擎:

Master

Master 实现了一个包含三个阶段的默认测试流:

准备阶段:在此阶段,Master 使用区块链配置文件创建并初始化内部区块链对象,按照配置中指定的方式部署智能合约,并启动监控器对象来监控后端区块链系统的资源消耗。

测试阶段: Master 根据基准测试配置文件启动一个循环测试、来执行测试。任务将根据定义的工作负载生成并分配给 Client。将存储客户的性能统计返回,以供以后分析。

报告阶段:分析每一轮测试的所有客户端统计数据,并自动生成 HTML 格式报告。

Client

Local Client

在这种模式下,Master 使用 Node.js 集群模块分叉多个 Local Client 来进行实际的测试工作。

Zookeeper Client

在这种模式下,多个 Zookeeper Client 独立启动。Zookeeper 客户端将在启动后注册并监控测试任务。测试之后,将创建一个包含性能统计结果的 znode。

Caliper 示例报表格式:

配置文件

使用两种配置文件。一个是基准测试配置文件,它定义了类似工作负载的基准测试。

另一个是区块链配置文件,它指定了有助与 SUT 交互的必要信息。

下面是一个基准测试配置文件示例:

先决条件

确保已经安装下列工具:

NodeJS 8.X

node-gyp

Docker

Docker-compose

git clone https://github.com/hyperledger/caliper.git

要在本地安装依赖项,请在 caliper 文件夹中运行 npm install。

安装区块链 SDK

Fabic

在根文件夹中运行:

Sawtooth

安装依赖项:

npm install protocol-buffers

使用存储库安装 sawtooth JavaScript SDK。

run npm install sawtooth-sdk in the root folder

在根文件夹中运行:

npm install sawtooth-sdk

Iroha

安装 Iroha 库

在 Caliper 的根文件夹中运行:

npm install -no-save iroha-lib@0.1.7

Composer

安装依赖项:

更新主 package.json 文件,包含所需的 Composer 和 Fabic 模块,然后运行 npm install 来安装。

运行基准测试:

在基准测试文件夹中,可以找到所有预定义的基准测试。

要开始基准测试,只需在根文件夹中运行它即可:

node benchmark/simple/main.js -c yourconfig.json -n yournetwork.json

参数 -c:指定基准测试的配置文件。如果不指定此参数,则 config.json 将用作默认值。

参数 -n:指定被测区块链网络的配置文件。如果不指定此参数,则在基准测试配置文件中指定文件地址。

注意

你还可以使用 npm 脚本来运行基准测试。

npm 运行列表:

>caliper@0.1.0 list /home/hurf/caliper

>node ./scripts/list.js

可用基准测试:

drm

simple

使用特定配置文件来运行基准测试:

使用去中心化 Client 进行基准测试:

启动 ZooKeeper 服务;

通过运行节点./src/comm/client/zoo-client.js zookeeper-server 或 npm run startclient — — zookeeper-server 分别在目标计算机上启动 Client。

例如:

将配置文件中的 Client 类型设置修改为 zookeeper。

例如:

像往常一样,在任何机器上启动基准测试。

注意:

Zookeeper 用于注册 Client 和交换信息。启动的 Client 将在 /caliper/clients/ 下添加新的 znode。基准测试检查目录以了解有多少 Client,并根据工作负载为每个 Client 分配任务。

Client 之间没有自动时间同步。你应该手动同步目标计算机之间的时间,例如使用“ntpdate”命令。

区块链配置文件必须存在于运行 Client 的计算机上,且文件的相对路径(相对于 caliper 文件夹)必须相同。配置中的所有引用文件也必须存在。

编写你自己的基准测试

Caliper 提供了一组 nodejs NBI(北向接口),供应用程序与后端区块链系统交互。查看 src/comm/blockchain.js 来了解 NBI。多重适配器实现将 NBI 转换为不同的区块链协议。因此,开发人员可以编写一次基准测试,并在不同的区块链系统中运行它。

一般来说,要编写一个新的 caliper 基准测试,你需要:

为想要测试的系统编写智能合约

使用 caliper NBI 编写一个测试流。Caliper 提供了一个默认的基准测试引擎,它可以插拔并可配置,可以轻松地集成新的测试。有关更多的详细信息,请参阅基准测试引擎。

编写配置文件来定义后端网络和基准测试参数。

参考:https://github.com/hyperledger/caliper

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