MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

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大家好,我是Leo。

之前聊的RocketMQ暂时放放,目前正在调研一个千万数据的处理方案。

在准备测试数据的时候,执行了个 select 把我电脑内存打光了。然后OOM,黑屏,宕机。。

MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

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本章概括

MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

对Server影响

当执行下列代码时,因为InnoDB的数据是保存在主键索引上的,所以全表扫描是直接查主键索引的数据。他会从第一行一直查到最后一行放入结果集,然后返回给客户端。

select * from waybill

这个结果集是啥,为什么会导致我OOM?

先看一下Server层的查询流程

MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

  1. 获取一行数据,把数据写入 net_buffer
  2. 直至到最后一行,如果 net_buffer 满了,就会调用网络接口把数据发送给 Client 端
  3. 发送成功之后,清空 net_buffer 继续接收
  4. 如果发送失败,返回 EAGAIN 或 WSAEWOULDBLOCK,就表示本地网络栈socket buffer写满了,进入等待。直到网络栈重新可写,再继续发送

socket buffer 属于操作系统层,他是操作系统提供的socket缓冲区。缓冲区默认大小为8K(1024×8=8192字节),也可以设置成64K。

使用socket发送数据时先把数据发送到socket缓冲区中,之后接收函数从缓冲区中读取数据,如果发送端特别快的时候,缓冲区很快就被填满,我们可以根据情况设置缓冲区的大小,通过setsockopt函数实现

从流程可以得知 MySQL是边读边发的

占用最大的就是 net_buffer ,而且 net_buffer 的上限会控制在8K,为什么还会出现 OOM ?

一开始执行的时候这类知识我是知道的,但是我忽略了一个问题,日常使用时,我们会把数据库放在云服务器或者RDS中,今天为了测试千万数据我就直接在本地测了。

这就直接导致,服务器一直把数据返给客户端。都在本地,一不留神,悲剧了

MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

强调一点! 对Server层来说,查询的结果是分段发给客户端的,所以Server不会把内存打爆。问题自然出在客户端了。

对InnoDB影响

大数据量查询时,InnoDB 内存的数据页是在 Buffer Pool(BP) 中管理的。主要起到了加速更新的作用。实际上 Buffer Pool 还有一个更重要的作用就是加速查询。

这个加速查询还依赖一个重要的指标 内存命中率

可以通过 show engine innodb status 命令查看,或者通过百度搜索 MySQL内存命令率查询

如果所有的查询都能在内存页中找到答案,那命中率肯定是 100% 。但是在生产环境上业务是比较复杂的,这个很难做到。

InnoDB Buffer Pool 的大小是由参数 innodb_buffer_pool_size 确定的,一般建议设置成可用物理内存的 60%~80%。

InnoDB Buffer Pool innodb的缓冲池

innodb_buffer_pool_size innodb缓冲池大小的配置项

在查询时,如果 Buffer Pool 满了,而又要从磁盘读入一个数据页时,它会淘汰一个数据页进行存放新的数据页。淘汰的依据就是 LRU 算法

LRU 最近最少使用算法,淘汰最久未使用的数据。

可以参考如下图,是一个LRU基本模型,它是使用链表实现的。

MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统

  1. 第一张图是读取数据2时,会把2放入链表的头部,然后其他数据依次向后移动
  2. 第二张图同感
  3. 第三张图是读取了链表上没有的数据,就会把当前最久未使用的数据移出,把头部的最新数据写入。

是不是觉得设计的很奇妙?我也觉得这个思想好奇妙,但是对于当前场景不实用!

大数据量写入之后,他会不断把链表的数据不断替换,也就是不断淘汰,最终导致内存命中率急剧下降,磁盘压力增加,SQL语句响应变慢。

在LRU的基础上InnoDB做了一些优化!

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  1. 第一张图就是大概按照5:3的比例,把链表分成了young 区和 old 区。访问2时,会把2提到最前面,其他数据依靠靠后一格
  2. 第二张图是写入一个新数据88时,他会把old区域的最后一个数8移出,然后把新数据88写入old区的第一个位置

处于 old 区域的数据页,每次被访问的时候都要做下面这个判断:

  • 若这个数据页在 LRU 链表中存在的时间超过了 1 秒,就把它移动到链表头部;
  • 如果这个数据页在 LRU 链表中存在的时间短于 1 秒,位置保持不变。1 秒这个时间,是由参数 innodb_old_blocks_time 控制的。其默认值是 1000,单位毫秒。

这个策略,就是为了处理类似全表扫描的操作量身定制的。我们可以看一下全表查询的逻辑

  1. 扫描过程中,需要新插入的数据页,都被放到 old 区域 ;
  2. 一个数据页里面有多条记录,这个数据页会被多次访问到,但由于是顺序扫描,这个数据页第一次被访问和最后一次被访问的时间间隔不会超过 1 秒,因此还是会被保留在 old 区域;
  3. 再继续扫描后续的数据,之前的这个数据页之后也不会再被访问到,于是始终没有机会移到链表头部(也就是 young 区域),很快就会被淘汰出去。

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 Buffer Pool,但是对 young 区域完全没有影响,从而保证了 Buffer Pool 响应正常业务的查询命中率。

对我的影响

知道了原理之后,再进行实现下一步方案的时候就类似于搭积木一样。

万丈高楼平地起,地基不搭好,上面再豪华,轻轻一晃就倒了

结尾

有些不懂的地方或者不对的地方,麻烦各位指出,一定修改优化!

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原文始发于微信公众号(欢少的成长之路):MySQL千万数据方案调研,一不小心直接打挂我系统