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我们经常会遇到操作一张大表,发现操作时间过长或影响在线业务了,想要回退大表操作的场景。在我们停止大表操作之后,等待回滚是一个很漫长的过程,尽管你可能对知道一些缩短时间的方法,处于对生产环境数据完整性的敬畏,也会选择不做介入。最终选择不作为的原因大多源于对操作影响的不确定性。实践出真知,下面针对两种主要提升事务回滚速度的方式进行验证,一种是提升操作可用内存空间,一种是通过停实例,禁用 redo 回滚方式进行进行验证。
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仔细阅读过官方手册的同学,一定留意到了对于提升大事务回滚效率,官方提供了两种方法:一是增加 innodb_buffer_pool_size 参数大小,二是合理利用 innodb_force_recovery=3 参数,跳过事务回滚过程。第一种方式比较温和,innodb_buffer_pool_size 参数是可以动态调整的,可行性也较高。第二种方式相较之下较暴力,但效果较好。
两种方式各有自己的优点,第一种方式对线上业务系统影响较小,不会中断在线业务。第二种方式效果更显著,会短暂影响业务连续,回滚所有没有提交的事务。
1、数据表 collect ( id, title ,info ,vtype) 就这4个字段,其中 title 用定长,info 用text, id 是逐渐,vtype是tinyint,vtype是索引。这是一个基本的新闻系统的简单模型。现在往里面填充数据,填充10万篇新闻。
2、最后collect 为 10万条记录,数据库表占用硬盘1.6G。OK ,看下面这条sql语句:select id,title from collect limit 1000,10; 很快;基本上0.01秒就OK,再看下面的select id,title from collect limit 90000,10; 从9万条开始分页。
3、8-9秒完成。
4、看下面一条语句:select id from collect order by id limit 90000,10; 很快,0.04秒就OK。因为用了id主键做索引当然快。
我的主机内存只有100G,现在要全表扫描一个200G大表,会不会把DB主机的内存用光?
逻辑备份时,可不就是做整库扫描吗?若这样就会把内存吃光,逻辑备份不是早就挂了?
所以大表全表扫描,看起来应该没问题。这是为啥呢?
假设,我们现在要对一个200G的InnoDB表db1. t,执行一个全表扫描。当然,你要把扫描结果保存在客户端,会使用类似这样的命令:
InnoDB数据保存在主键索引上,所以全表扫描实际上是直接扫描表t的主键索引。这条查询语句由于没有其他判断条件,所以查到的每一行都可以直接放到结果集,然后返回给客户端。
那么,这个“结果集”存在哪里呢?
服务端无需保存一个完整结果集。取数据和发数据的流程是这样的:
查询结果发送流程
可见:
所以MySQL其实是“边读边发”。这意味着,若客户端接收得慢,会导致MySQL服务端由于结果发不出去,这个事务的执行时间变长。
比如下面这个状态,就是当客户端不读 socket receive buffer 内容时,在服务端show processlist看到的结果。
若看到State一直是“Sending to client”,说明服务器端的网络栈写满了。
若客户端使用–quick参数,会使用mysql_use_result方法:读一行处理一行。假设某业务的逻辑较复杂,每读一行数据以后要处理的逻辑若很慢,就会导致客户端要过很久才取下一行数据,可能就会出现上图结果。
因此,对于正常的线上业务来说,若一个查询的返回结果不多,推荐使用mysql_store_result接口,直接把查询结果保存到本地内存。
当然前提是查询返回结果不多。如果太多,因为执行了一个大查询导致客户端占用内存近20G,这种情况下就需要改用mysql_use_result接口。
若你在自己负责维护的MySQL里看到很多个线程都处于“Sending to client”,表明你要让业务开发同学优化查询结果,并评估这么多的返回结果是否合理。
若要快速减少处于这个状态的线程的话,可以将net_buffer_length设置更大。
有时,实例上看到很多查询语句状态是“Sending data”,但查看网络也没什么问题,为什么Sending data要这么久?
一个查询语句的状态变化是这样的:
即“Sending data”并不一定是指“正在发送数据”,而可能是处于执行器过程中的任意阶段。比如,你可以构造一个锁等待场景,就能看到Sending data状态。
读全表被锁:
Sending data状态
可见session2是在等锁,状态显示为Sending data。
所以,查询的结果是分段发给客户端,因此扫描全表,查询返回大量数据,并不会把内存打爆。
以上是server层的处理逻辑,在InnoDB引擎里又是怎么处理?
InnoDB内存的一个作用,是保存更新的结果,再配合redo log,避免随机写盘。
内存的数据页是在Buffer Pool (简称为BP)管理,在WAL里BP起加速更新的作用。
BP还能加速查询。
而BP对查询的加速效果,依赖于一个重要的指标,即:内存命中率。
可以在show engine innodb status结果中,查看一个系统当前的BP命中率。一般情况下,一个稳定服务的线上系统,要保证响应时间符合要求的话,内存命中率要在99%以上。
执行show engine innodb status ,可以看到“Buffer pool hit rate”字样,显示的就是当前的命中率。比如下图命中率,就是100%。
若所有查询需要的数据页都能够直接从内存得到,那是最好的,对应命中率100%。
InnoDB Buffer Pool的大小是由参数 innodb_buffer_pool_size确定,一般建议设置成可用物理内存的60%~80%。
在大约十年前,单机的数据量是上百个G,而物理内存是几个G;现在虽然很多服务器都能有128G甚至更高的内存,但是单机的数据量却达到了T级别。
所以,innodb_buffer_pool_size小于磁盘数据量很常见。若一个 Buffer Pool满了,而又要从磁盘读入一个数据页,那肯定是要淘汰一个旧数据页的。
使用的最近最少使用 (Least Recently Used, LRU)算法,淘汰最久未使用数据。
InnoDB管理BP的LRU算法,是用链表实现的:
最终就是最久没有被访问的数据页Pm被淘汰。
若此时要做一个全表扫描,会怎样?若要扫描一个200G的表,而这个表是一个历史数据表,平时没有业务访问它。
那么,按此算法扫描,就会把当前BP里的数据全部淘汰,存入扫描过程中访问到的数据页的内容。也就是说BP里主要放的是这个历史数据表的数据。
对于一个正在做业务服务的库,这可不行呀。你会看到,BP内存命中率急剧下降,磁盘压力增加,SQL语句响应变慢。
所以,InnoDB不能直接使用原始的LRU。InnoDB对其进行了优化。
InnoDB按5:3比例把链表分成New区和Old区。图中LRU_old指向的就是old区域的第一个位置,是整个链表的5/8处。即靠近链表头部的5/8是New区域,靠近链表尾部的3/8是old区域。
改进后的LRU算法执行流程:
该策略,就是为了处理类似全表扫描的操作量身定制。还是扫描200G历史数据表:
可以看到,这个策略最大的收益,就是在扫描这个大表的过程中,虽然也用到了BP,但对young区完全没有影响,从而保证了Buffer Pool响应正常业务的查询命中率。
MySQL采用的是边算边发的逻辑,因此对于数据量很大的查询结果来说,不会在server端保存完整的结果集。所以,如果客户端读结果不及时,会堵住MySQL的查询过程,但是不会把内存打爆。
而对于InnoDB引擎内部,由于有淘汰策略,大查询也不会导致内存暴涨。并且,由于InnoDB对LRU算法做了改进,冷数据的全表扫描,对Buffer Pool的影响也能做到可控。
全表扫描还是比较耗费IO资源的,所以业务高峰期还是不能直接在线上主库执行全表扫描的。
问题
我们有一个 SQL,用于找到没有主键 / 唯一键的表,但是在 MySQL 5.7 上运行特别慢,怎么办?
实验
我们搭建一个 MySQL 5.7 的环境,此处省略搭建步骤。
写个简单的脚本,制造一批带主键和不带主键的表:
执行一下脚本:
现在执行以下 SQL 看看效果:
...
执行了 16.80s,感觉是非常慢了。
现在用一下 DBA 三板斧,看看执行计划:
感觉有点惨,由于 information_schema.columns 是元数据表,没有必要的统计信息。
那我们来 show warnings 看看 MySQL 改写后的 SQL:
我们格式化一下 SQL:
可以看到 MySQL 将
select from A where A.x not in (select x from B) //非关联子查询
转换成了
select from A where not exists (select 1 from B where B.x = a.x) //关联子查询
如果我们自己是 MySQL,在执行非关联子查询时,可以使用很简单的策略:
select from A where A.x not in (select x from B where ...) //非关联子查询:1. 扫描 B 表中的所有记录,找到满足条件的记录,存放在临时表 C 中,建好索引2. 扫描 A 表中的记录,与临时表 C 中的记录进行比对,直接在索引里比对,
而关联子查询就需要循环迭代:
select from A where not exists (select 1 from B where B.x = a.x and ...) //关联子查询扫描 A 表的每一条记录 rA: 扫描 B 表,找到其中的第一条满足 rA 条件的记录。
显然,关联子查询的扫描成本会高于非关联子查询。
我们希望 MySQL 能先"缓存"子查询的结果(缓存这一步叫物化,MATERIALIZATION),但MySQL 认为不缓存更快,我们就需要给予 MySQL 一定指导。
...
可以看到执行时间变成了 0.67s。
整理
我们诊断的关键点如下:
\1. 对于 information_schema 中的元数据表,执行计划不能提供有效信息。
\2. 通过查看 MySQL 改写后的 SQL,我们猜测了优化器发生了误判。
\3. 我们增加了 hint,指导 MySQL 正确进行优化判断。
但目前我们的实验仅限于猜测,猜中了万事大吉,猜不中就无法做出好的诊断。