MySQL实战45讲 12

mysql 文章 2022-07-24 21:20 0 全屏看文

12 | 为什么我的MySQL会“抖”一下?

一条 SQL 语句,正常执行的时候特别快,但是有时也不知道怎么回事,它就会变得特别慢,并且这样的场景很难复现,它不只随机,而且持续时间还很短。

你的 SQL 语句为什么变“慢”了

内存里的数据写入磁盘的过程,叫做 flush。在这个 flush 操作执行之前,内存里的数据和磁盘里的是不一致的。

内存数据页跟磁盘数据页内容不一致的时候,我们称这个内存页为“脏页”。内存数据写入到磁盘后,内存和磁盘上的数据页的内容就一致了,称为“干净页”。

平时执行很快的更新操作,其实就是在写内存和日志,而 MySQL 偶尔“抖”一下的那个瞬间,可能就是在刷脏页(flush)

什么情况会引发数据库的 flush 过程

第一种场景是InnoDB 的redo log 写满了。这时候系统会停止所有更新操作,把 checkpoint 往前推进,redo log 留出空间可以继续写。

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把 checkpoint 位置从 CP 推进到 CP’,就需要将两个点之间的日志(浅绿色部分),对应的所有脏页都 flush 到磁盘上。之后,图中从 write pos 到 CP’之间就是可以再写入的 redo log 的区域。


第二种场景是系统内存不足。当需要新的内存页,而内存不够用的时候,就要淘汰一些数据页,空出内存给别的数据页使用。如果淘汰的是“脏页”,就要先将脏页写到磁盘。

Q:如果直接淘汰内存,下次需要请求该页时,直接从磁盘读入数据页,然后拿 redo log 出来应用效率不好嘛?

A:

如果刷脏页一定会写盘就保证了每个数据页有两种状态

  • 一种是内存里存在,内存里就肯定是正确的结果,直接返回;

  • 另一种是内存里没有数据,就可以肯定数据文件上是正确的结果,读入内存后返回。

这样的效率最高。


第三种场景是 MySQL 认为系统“空闲”的时候


第四种场景是 MySQL 正常关闭的情况。这时候,MySQL 会把内存的脏页都 flush 到磁盘上,这样下次 MySQL 启动的时候,就可以直接从磁盘上读数据,启动速度会很快。

上面四种场景对性能的影响

后两种情景不会太关注“性能”问题,主要来分析前两种场景下的性能问题。

第一种是“redo log 写满了,要 flush 脏页”,这种情况是 InnoDB 要尽量避免的。因为出现这种情况的时候,整个系统就不能再接受更新了,所有的更新都必须堵住。如果你从监控上看,这时候更新数会跌为 0

第二种是“内存不够用了,要先将脏页写到磁盘”,这种情况其实是常态

InnoDB 用缓冲池(buffer pool)管理内存,缓冲池中的内存页有三种状态:

  • 第一种是,还没有使用的;
  • 第二种是,使用了并且是干净页;
  • 第三种是,使用了并且是脏页。

InnoDB 的策略是尽量使用内存,因此对于一个长时间运行的库来说,未被使用的页面很少。

而当要读入的数据页没有在内存的时候,就必须到缓冲池中申请一个数据页。这时候只能把最久不使用的数据页从内存中淘汰掉:

如果要淘汰的是一个干净页,就直接释放出来复用;

但如果是脏页,就必须将脏页先刷到磁盘,变成干净页后才能复用

所以,刷脏页虽然是常态,但是出现一个查询要淘汰的脏页个数太多,会导致查询的响应时间明显变长,明显影响性能

所以,InnoDB 需要有控制脏页比例的机制,来尽量避免上面的这两种情况。

InnoDB 刷脏页的控制策略

首先,要正确地告诉 InnoDB 所在主机的 IO 能力,这样 InnoDB 才能知道需要全力刷脏页的时候,可以刷多快。通过设置 innodb_io_capacity 这个参数为磁盘的 IOPS 来避免浪费磁盘性能。

毕竟磁盘能力不能只用来刷脏页,还需要服务用户请求。所以接下来,我们就一起看看 InnoDB 怎么控制引擎按照“全力”的百分比来刷脏页

Q:如果你来设计策略控制刷脏页的速度,会参考哪些因素呢?

A:

如果刷太慢,会出现什么情况?

首先是内存脏页太多,其次是 redo log 写满。

所以,InnoDB 的刷盘速度就是要参考这两个因素:一个是脏页比例,一个是 redo log 写盘速度。

参数 innodb_max_dirty_pages_pct 是脏页比例上限,默认值是 75%。

F1:InnoDB 会根据当前的脏页比例(假设为 M),算出一个范围在 0 到 100 之间的F1

F2:InnoDB 每次写入的日志都有一个序号,当前写入的序号跟 checkpoint 对应的序号之间的差值为 N。InnoDB 会根据这个 N 算出一个范围在 0 到 100 之间的数字F2

根据上述算得的 F1 和 F2两个值,取其中较大的值记为 R,之后引擎就可以按照 innodb_io_capacity 定义的能力乘以 R% 来控制刷脏页的速度。

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总结:

合理地设置 innodb_io_capacity 的值,并且平时要多关注脏页比例,不要让它经常接近 75%

一个有趣的策略

一旦一个查询请求需要在执行过程中先 flush 掉一个脏页时,这个查询就可能要比平时慢了。而 MySQL 中的一个机制,可能让你的查询会更慢:

在准备刷一个脏页的时候,如果这个数据页旁边的数据页刚好是脏页,就会把这个“邻居”也带着一起刷掉;而且这个把“邻居”拖下水的逻辑还可以继续蔓延,也就是对于每个邻居数据页,如果跟它相邻的数据页也还是脏页的话,也会被放到一起刷。

在 InnoDB 中,innodb_flush_neighbors 参数就是用来控制这个行为的,值为 1 的时候会有上述的“连坐”机制,值为 0 时表示不找邻居,自己刷自己的。

在 MySQL 8.0 中,innodb_flush_neighbors 参数的默认值是 0

Q:一个内存配置为 128GB、innodb_io_capacity 设置为 20000 的大规格实例,正常会建议你将 redo log 设置成 4 个 1GB 的文件。

但如果你在配置的时候不慎将 redo log 设置成了 1 个 100M 的文件,会发生什么情况呢?又为什么会出现这样的情况呢?

A:

每次事务提交都要写 redo log,如果设置太小,很快就会被写满,也就是下面这个图的状态,这个“环”将很快被写满,write pos 一直追着 CP

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这时候系统不得不停止所有更新,去推进 checkpoint。

这时,看到的现象是磁盘压力很小,但是数据库出现间歇性的性能下跌。

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