数据库内核月报 - 2015 / 01

MySQL · 性能优化· Group Commit优化

背景

关于Group Commit网上的资料其实已经足够多了,我这里只简单的介绍一下。

众所周知,在MySQL5.6之前的版本,由于引入了Binlog/InnoDB的XA,Binlog的写入和InnoDB commit完全串行化执行,大概的执行序列如下:

InnoDB prepare  (持有prepare_commit_mutex);
write/sync Binlog;
InnoDB commit (写入COMMIT标记后释放prepare_commit_mutex)。

当sync_binlog=1时,很明显上述的第二步会成为瓶颈,而且还是持有全局大锁,这也是为什么性能会急剧下降。

很快Mariadb就提出了一个Binlog Group Commit方案,即在准备写入Binlog时,维持一个队列,最早进入队列的是leader,后来的是follower,leader为搜集到的队列中的线程依次写Binlog文件, 并commit事务。Percona 的Group Commit实现也是Port自Mariadb。不过仍在使用Percona Server5.5的朋友需要注意,该Group Commit实现可能破坏掉Semisync的行为,感兴趣的点击 bug#1254571

Oracle MySQL 在5.6版本开始也支持Binlog Group Commit,使用了和Mariadb类似的思路,但将Group Commit的过程拆分成了三个阶段:flush stage 将各个线程的binlog从cache写到文件中; sync stage 对binlog做fsync操作(如果需要的话);commit stage 为各个线程做引擎层的事务commit。每个stage同时只有一个线程在操作。

Tips:当引入Group Commit后,sync_binlog的含义就变了,假定设为1000,表示的不是1000个事务后做一次fsync,而是1000个事务组。

Oracle MySQL的实现的优势在于三个阶段可以并发执行,从而提升效率。更进一步的理解,可以参考这篇博客

XA Recover

在Binlog打开的情况下,MySQL默认使用MYSQL_BIN_LOG来做XA协调者,大致流程为:

1.扫描最后一个Binlog文件,提取其中的xid;
2.InnoDB维持了状态为Prepare的事务链表,将这些事务的xid和Binlog中记录的xid做比较,如果在Binlog中存在,则提交,否则回滚事务。

通过这种方式,可以让InnoDB和Binlog中的事务状态保持一致。显然只要事务在InnoDB层完成了Prepare,并且写入了Binlog,就可以从崩溃中恢复事务,这意味着我们无需在InnoDB commit时显式的write/fsync redo log。

Tips:MySQL为何只需要扫描最后一个Binlog文件呢 ? 原因是每次在rotate到新的Binlog文件时,总是保证没有正在提交的事务,然后fsync一次InnoDB的redo log。这样就可以保证老的Binlog文件中的事务在InnoDB总是提交的。

问题

其实问题很简单:每个事务都要保证其Prepare的事务被write/fsync到redo log文件。尽管某个事务可能会帮助其他事务完成redo 写入,但这种行为是随机的,并且依然会产生明显的log_sys->mutex开销。

优化

从XA恢复的逻辑我们可以知道,只要保证InnoDB Prepare的redo日志在写Binlog前完成write/sync即可。因此我们对Group Commit的第一个stage的逻辑做了些许修改,大概描述如下:

Step1\. InnoDB Prepare,记录当前的LSN到thd中;
Step2\. 进入Group Commit的flush stage;Leader搜集队列,同时算出队列中最大的LSN。
Step3\. 将InnoDB的redo log write/fsync到指定的LSN
Step4\. 写Binlog并进行随后的工作(sync Binlog, InnoDB commit , etc)

通过延迟写redo log的方式,显式的为redo log做了一次组写入,并减少了log_sys->mutex的竞争。

目前官方MySQL已经根据我们report的bug#73202锁提供的思路,对5.7.6的代码进行了优化,对应的Release Note如下:

When using InnoDB with binary logging enabled, concurrent transactions written in the InnoDB redo log are now grouped together before synchronizing 
to disk when innodb_flush_log_at_trx_commit is set to 1, which reduces the amount of synchronization operations. This can lead to improved performance.

性能数据

简单测试了下,使用sysbench, update_non_index.lua, 100张表,每张10w行记录,innodb_flush_log_at_trx_commit=2, sync_binlog=1000,关闭Gtid

并发线程        原生                  修改后
32             25600                27000
64             30000                35000
128            33000                39000
256            29800                38000