数据库内核月报

现象描述：

Innodb引擎，父表和子表通过foreign constraint进行关联，因为在更新数据时需要check外键constraint，当父表被大量的子表referenced时候，那么在open Innodb数据字典的时候，需要open所有的child table和所有的foreign constraint，导致持有dict_sys->mutex时间过长，产生long semaphore wait, 然后innodb crash了。

case复现

CREATE TABLE `t1` (
`f1` int(11) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`f1`)
) ENGINE=InnoDB
CREATE TABLE `fk_1` (
`f1` int(11) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`f1`),
CONSTRAINT `pc1` FOREIGN KEY (`f1`) REFERENCES `t1` (`f1`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE
) ENGINE=InnoDB
......

这里建了fk_[0-10000]张表。

分析过程

数据字典

innodb使用系统表空间保存表相关的数据字典，系统的数据字典包括：

SYS_TABLES SYS_INDEXES SYS_COLUMNS SYS_FIELDS SYS_FOREIGN SYS_FOREIGN_COLS SYS_STATS 在load某个表的时候，分别从这些表中把表相关的index,column, index_field, foreign, foreign_col数据保存到dictionary cache中。对应的内存对象分别是：dict_col_struct，dict_field_struct，dict_index_struct，dict_table_struct，dict_foreign_struct。
open过程

dict_load_table：
1. 通过sys_tables系统表，load table相关的定义
2. 通过sys_indexes系统表，根据table_id load 所有相关index
3. 通过sys_columns系统表，根据table_id load 所有的columns
4. 通过sys_fields系统表，根据index_id load 所有index的field
5. 通过sys_foreign系统表，load所有关联的表和foreign key
load foreign的详细过程

3.1 根据表名t1 查找sys_foreign.

而sys_foreign表上一共有三个索引：　　　　
```
 index_1(id): cluster_index
 index_2(for_name): secondary_index
 index_3(ref_name): secondary_index
```
所以，根据for_name=’t1’, ref_name=’t1’检索出来所有相关的foreign_id.

3.2 加入cache

因为没有专门的cache，foreign分别加入到for_name->foreign_list, ref_name->referenced_list。问题的关键：因为foreign是全局唯一的，但foreign又与两个表关联，所以，有可能在open 其它表的时候已经打开过，所以，create foreign对象后，需要判断以下四个list，是否已经存在，如果存在就直接使用。

dict_foreign_find：分别查询这四个list，如果已经存在，则free新建的foreign对象，引用已经存在的。
```
 for_name->foreign_list
 for_name->referenced_list
 ref_name->foreign_list
 ref_name->referenced_list
```
如果不存在，把新建的foreign加入到for_name->foreign_list，ref_name->referenced_list链表中。
问题的原因：

因为第一次load，所以find都没有找到，但这四个都是list，随着open的越来越多，检索的代价越来越大。而整个过程中，都一直持有trx_sys->mutex，最终导致了long semaphore wait。
问题改进方法：

在MySQL 5.5.39版本中，进行了修复，修复的方法就是，除了foreign_list，referenced_list。另外又增加了两个red_black tree，如下源码所示：

struct dict_table_struct{
table_id_t    id;    　　/*!< id of the table */
mem_heap_t*    heap;    /*!< memory heap */
char*    name;    　　　　/*!< table name */
UT_LIST_BASE_NODE_T(dict_foreign_t)
foreign_list;　　　　　　　　　　/*!< list of foreign key constraints in the table; these refer to columns in other tables */
UT_LIST_BASE_NODE_T(dict_foreign_t)
referenced_list;/*!< list of foreign key constraints which refer to this table */
ib_rbt_t*    foreign_rbt;    /*!< a rb-tree of all foreign keys listed in foreign_list, sorted by foreign->id */
ib_rbt_t*    referenced_rbt;    /*!< a rb-tree of all foreign keys listed in referenced_list, sorted by foreign->id */
}

这样dict_foreign_find的过程中，通过red_black tree进行检索，时间复杂度降到O(log n).

数据库内核月报－ 2014 / 08

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