数据库内核月报 - 2014 / 08

MySQL · 捉虫动态 · long semaphore waits

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

  1. 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。

  2. 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
  3. 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。

  4. 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。

  5. 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).