Stress test with results

DD.Persistence.Database/Entity/TagValue.cs

@@ -0,0 +1,42 @@
+using Microsoft.EntityFrameworkCore;
+using System.ComponentModel.DataAnnotations;
+
+namespace DD.Persistence.Database.Entity;
+
+public interface ITimestamped
+{
+    DateTimeOffset Timestamp { get; set; }
+}
+
+[PrimaryKey(nameof(ParameterId), nameof(Timestamp))]
+public class TagValue: ITimestamped
+{
+    [Comment("Id параметра")]
+    public int ParameterId { get; set; }
+
+    [Comment("Временная отметка")]
+    public DateTimeOffset Timestamp { get; set; }
+
+    [Comment("Значение параметра")]
+    public float Value { get; set; }
+}
+
+public class TagSetValue: ITimestamped
+{
+    [Comment("Временная отметка"), Key]
+    public DateTimeOffset Timestamp { get; set; }
+    public float WellDepth {get;set;}
+    public float BitDepth {get;set;}
+    public float BlockPosition {get;set;}
+    public float BlockSpeed {get;set;}
+    public float Pressure {get;set;}
+    public float AxialLoad {get;set;}
+    public float HookWeight {get;set;}
+    public float RotorTorque {get;set;}
+    public float RotorSpeed {get;set;}
+    public float Flow {get;set;}
+    public float Mse {get;set;}
+    public float Pump0Flow {get;set;}
+    public float Pump1Flow {get;set;}
+    public float Pump2Flow { get; set; }
+}

DD.Persistence.Database/PersistenceDbContext.cs

@@ -11,6 +11,9 @@ public class PersistenceDbContext : DbContext
 {
     public DbSet<DataSaub> DataSaub => Set<DataSaub>();
 
+    public DbSet<TagValue> TagValues => Set<TagValue>();
+    public DbSet<TagSetValue> TagSetValues => Set<TagSetValue>();
+
     public DbSet<Setpoint> Setpoint => Set<Setpoint>();
 
     public DbSet<TimestampedSet> TimestampedSets => Set<TimestampedSet>();

DD.Persistence.TestTelemetryStress/DD.Persistence.TestTelemetryStress.csproj

@@ -0,0 +1,14 @@
+<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
+
+  <PropertyGroup>
+    <OutputType>Exe</OutputType>
+    <TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
+    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
+    <Nullable>enable</Nullable>
+  </PropertyGroup>
+
+  <ItemGroup>
+    <ProjectReference Include="..\DD.Persistence.Database.Postgres\DD.Persistence.Database.Postgres.csproj" />
+  </ItemGroup>
+
+</Project>

DD.Persistence.TestTelemetryStress/Program.cs

@@ -0,0 +1,267 @@
+
+using DD.Persistence.Database.Entity;
+using Microsoft.EntityFrameworkCore;
+using Npgsql.Internal;
+using System.Diagnostics;
+using System.Linq;
+using System.Runtime.Intrinsics.X86;
+using static System.Runtime.InteropServices.JavaScript.JSType;
+
+namespace DD.Persistence.TestTelemetryStress;
+
+internal class Program
+{
+    record TestDataItem(TagValue[] TagValues, TagSetValue[] TagSetValue);
+    enum Table { TagValue, TagSetValue }
+    enum Action { insert, select }
+
+    record Log(
+        Table Table,
+        Action Action,
+        DateTimeOffset Timestamp,
+        TimeSpan TimeSpan,
+        int tableLength,
+        int count);
+
+    static Random random = new Random((int)(DateTimeOffset.UtcNow.Ticks % 0x7FFFFFFF));
+
+    static void Main(string[] args)
+    {
+        /* Цель теста сравнить время отклика БД с телеметрией за все бурение
+         * по 2м схемам хранения:
+         * - TagSetValue - строка таблицы БД - 14 значений с одной отметкой времени.
+         * - TagValue - строка таблицы БД - 1 значение с отметкой времени и id параметра, для записи одной телеметрии используется 14 строк.
+         * Данные генерируются одинаковые и за все бурение - 30 дней *24 часа * 60 минут * 60 сек
+         * 
+         * Вставка производится порциями по 56_000 записей для TagValue и по 4000 (56к/14) для TagSetValue.
+         * Замеряется время каждой вставки для построения графика. Таблицы вставки чередуются.
+         * 
+         * После вставки контекст уничтожается и делается пауза
+         * 
+         * Создается новые контексты для тестирования каждой выборки по каждой таблице по отдельности.
+         * Параметры выборок для тестирования:
+         * - 10 раз за произвольные 10 минут, интервалы распределены по всему диапазону дат
+         * - 10 раз за произвольные 60 минут, интервалы распределены по всему диапазону дат
+         * - 10 раз за произвольные 24*60 минут, интервалы распределены по всему диапазону дат
+         */
+
+        var insertLogs = FillDB();
+        Pause();
+        var selectLogs = TestSelect();
+        var logs = insertLogs.Union(selectLogs);
+        ExportLogs(logs);
+        /* Анализ логов:
+         * - не замечено замедление вставки при увеличении размера таблиц
+         * - размер таблиц в БД TagValue - 1200Мб TagSetValue - 119Мб. В 10 раз больше
+         * - время вставки чанка TagValue в 7.3 раза больше времени вставки чанка TagSetValue
+         * - время выборки из TagValue в 16,4 раза больше времени выборки из TagSetValue
+         */
+    }
+
+    private static void ExportLogs(IEnumerable<Log> logs)
+    {
+        using var stream = File.CreateText("log.csv");
+        foreach (Log log in logs)
+        {
+            stream.WriteLine($"{log.Table}, {log.Action}, {log.Timestamp}, {log.TimeSpan}, {log.count}, {log.tableLength}");
+        }
+    }
+
+    private static Log[] FillDB()
+    {
+        var begin = DateTimeOffset.UtcNow;
+        var increment = TimeSpan.FromSeconds(1);
+        var count = 30 * 24 * 60 * 60;
+        var data = GenerateData(count, begin, increment);
+
+        using var db = GetDb();
+        var tagValueSet = db.Set<TagValue>();
+        var tagSetValueSet = db.Set<TagSetValue>();
+
+        var tagValueInsertedCount = 0;
+        var tagSetValueInsertedCount = 0;
+        var logs = new List<Log>(data.Length * 2);
+
+        for (var i = 0; i < data.Length; i++) 
+        {
+            var chunk = data[i];
+            var inserted = 0;
+
+            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
+            tagSetValueSet.AddRange(chunk.TagSetValue);
+            inserted = db.SaveChanges();
+            logs.Add(new Log(Table.TagSetValue, Action.insert, DateTimeOffset.UtcNow, stopwatch.Elapsed, tagSetValueInsertedCount, count));
+            tagValueInsertedCount += inserted;
+            db.ChangeTracker.Clear();
+
+            stopwatch.Restart();
+
+            tagValueSet.AddRange(chunk.TagValues);
+            inserted = db.SaveChanges();
+            logs.Add(new Log(Table.TagValue, Action.insert, DateTimeOffset.UtcNow, stopwatch.Elapsed, tagValueInsertedCount, count));
+            tagSetValueInsertedCount += inserted;
+            db.ChangeTracker.Clear();
+        }
+
+        return logs.ToArray();
+    }
+
+    private static void Pause()
+    {
+        Thread.Sleep(1000);
+    }
+
+    private static Log[] TestSelect()
+    {
+        var testDateRanges = GetTestDateRanges();
+        var logs1 = TestSelect<TagSetValue>(Table.TagSetValue, testDateRanges);
+        var logs2 = TestSelect<TagValue>(Table.TagValue, testDateRanges);
+        return [.. logs1, .. logs2];
+    }
+
+    private static Log[] TestSelect<T>(Table table, (DateTimeOffset begin, DateTimeOffset end)[] ranges)
+        where T : class, ITimestamped
+    {
+        using var db = GetDb();
+        var dbSet = db.Set<T>();
+        var totalCount = dbSet.Count();
+
+        var logs = new List<Log>(ranges.Length);
+        
+        foreach (var range in ranges)
+        {
+            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
+            var selected = dbSet
+                .Where(e => e.Timestamp > range.begin)
+                .Where(e => e.Timestamp < range.end)
+                .ToArray();
+            logs.Add(new(table, Action.select, DateTimeOffset.UtcNow, stopwatch.Elapsed, totalCount, selected.Length));
+        }
+        return logs.ToArray();
+    }
+
+    private static (DateTimeOffset begin, DateTimeOffset end)[] GetTestDateRanges()
+    {
+        using var db = GetDb();
+
+        var dbSet1 = db.Set<TagSetValue>();
+        var min1 = dbSet1.Min(e => e.Timestamp);
+        var max1 = dbSet1.Max(e => e.Timestamp);
+
+        var dbSet2 = db.Set<TagValue>();
+        var min2 = dbSet2.Min(e => e.Timestamp);
+        var max2 = dbSet2.Max(e => e.Timestamp);
+
+        var min = min1 < min2 ? min1 : min2;
+        var max = max1 < max2 ? max2 : max1;
+
+        var list1 = CalculateRanges(min, max, TimeSpan.FromMinutes(10), 10);
+        var list2 = CalculateRanges(min, max, TimeSpan.FromMinutes(60), 10);
+        var list3 = CalculateRanges(min, max, TimeSpan.FromMinutes(24 * 60), 10);
+        return [..list1, ..list2, ..list3];
+    }
+
+    private static (DateTimeOffset begin, DateTimeOffset end)[] CalculateRanges(DateTimeOffset min, DateTimeOffset max, TimeSpan range, int count)
+    {
+        if (max - min < range)
+            throw new ArgumentException("max - min < range", nameof(range));
+
+        var result = new (DateTimeOffset begin, DateTimeOffset end)[count];
+        var max1 = max - range;
+        var delta = max1 - min;
+        var step = delta / count;
+        for (var i = 0; i < count; i++) 
+        {
+            var b = min + i * step;
+            var e = b + step;
+            result[i] = (b, e);
+        }
+        return result;
+    }
+
+    private static DbContext GetDb()
+    {
+        var factory = new Database.Postgres.DesignTimeDbContextFactory();
+        var context = factory.CreateDbContext(Array.Empty<string>());
+        context.Database.EnsureCreated();
+        return context;
+    }
+
+    private static TestDataItem[] GenerateData(int count, DateTimeOffset begin, TimeSpan increment)
+    {
+        var chunkLimit = 4000;
+        var chunks = new List<TestDataItem>((count + chunkLimit) / chunkLimit);
+
+        for (int i = 0; i < count; i += chunkLimit)
+        {
+            var item = GenerateDataChunk(begin, increment, chunkLimit);
+            chunks.Add(item);
+            begin += increment * chunkLimit;
+        }
+
+        return chunks.ToArray();
+    }
+
+    private static TestDataItem GenerateDataChunk(DateTimeOffset begin, TimeSpan increment, int chunkLimit)
+    {
+        List<TagValue> tagValues = [];
+        List<TagSetValue> tagSetValue = [];
+        for (int i = 0; i < chunkLimit; i++)
+        {
+            var tagSet = GenerateTagSetValue(begin);
+            tagSetValue.Add(tagSet);
+
+            var items = MakeTagValues(tagSet);
+            tagValues.AddRange(items);
+            begin += increment;
+        }
+
+        return new(tagValues.ToArray(), tagSetValue.ToArray());
+    }
+
+    private static TagSetValue GenerateTagSetValue(DateTimeOffset begin)
+    {
+        var result = new TagSetValue
+        {
+            Timestamp = begin,
+            WellDepth = 100f * random.NextSingle(),
+            BitDepth = 100f * random.NextSingle(),
+            BlockPosition = 100f * random.NextSingle(),
+            BlockSpeed = 100f * random.NextSingle(),
+            Pressure = 100f * random.NextSingle(),
+            AxialLoad = 100f * random.NextSingle(),
+            HookWeight = 100f * random.NextSingle(),
+            RotorTorque = 100f * random.NextSingle(),
+            RotorSpeed = 100f * random.NextSingle(),
+            Flow = 100f * random.NextSingle(),
+            Mse = 100f * random.NextSingle(),
+            Pump0Flow = 100f * random.NextSingle(),
+            Pump1Flow = 100f * random.NextSingle(),
+            Pump2Flow = 100f * random.NextSingle(),
+        };
+        return result;
+    }
+
+    private static TagValue[] MakeTagValues(TagSetValue tagSet)
+    {
+        TagValue[] data =
+            [
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 1, Value = tagSet.WellDepth},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 2, Value = tagSet.BitDepth},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 3, Value = tagSet.BlockPosition},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 4, Value = tagSet.BlockSpeed},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 5, Value = tagSet.Pressure},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 6, Value = tagSet.AxialLoad},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 7, Value = tagSet.HookWeight},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 8, Value = tagSet.RotorTorque},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 9, Value = tagSet.RotorSpeed},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 10, Value = tagSet.Flow},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 11, Value = tagSet.Mse},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 12, Value = tagSet.Pump0Flow},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 13, Value = tagSet.Pump1Flow},
+            new (){ Timestamp = tagSet.Timestamp, ParameterId = 14, Value = tagSet.Pump2Flow},
+            ];
+        return data;
+    }
+
+}

DD.Persistence.sln

@@ -19,6 +19,8 @@ Project("{9A19103F-16F7-4668-BE54-9A1E7A4F7556}") = "DD.Persistence.Client", "DD
 EndProject
 Project("{9A19103F-16F7-4668-BE54-9A1E7A4F7556}") = "DD.Persistence.App", "DD.Persistence.App\DD.Persistence.App.csproj", "{063238BF-E982-43FA-9DDB-7D7D279086D8}"
 EndProject
+Project("{FAE04EC0-301F-11D3-BF4B-00C04F79EFBC}") = "DD.Persistence.TestTelemetryStress", "DD.Persistence.TestTelemetryStress\DD.Persistence.TestTelemetryStress.csproj", "{A75B3712-1E1D-4C5B-B97C-72C80E7D6BDE}"
+EndProject
 Global
 	GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution
 		Debug|Any CPU = Debug|Any CPU
@@ -57,6 +59,10 @@ Global
 		{063238BF-E982-43FA-9DDB-7D7D279086D8}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU
 		{063238BF-E982-43FA-9DDB-7D7D279086D8}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU
 		{063238BF-E982-43FA-9DDB-7D7D279086D8}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU
+		{A75B3712-1E1D-4C5B-B97C-72C80E7D6BDE}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU
+		{A75B3712-1E1D-4C5B-B97C-72C80E7D6BDE}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU
+		{A75B3712-1E1D-4C5B-B97C-72C80E7D6BDE}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU
+		{A75B3712-1E1D-4C5B-B97C-72C80E7D6BDE}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU
 	EndGlobalSection
 	GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution
 		HideSolutionNode = FALSE