数据库内核月报 - 2016 / 01

MySQL · 特性分析 · drop table的优化

背景

系统为了加速对象的访问,通常都会增加一层缓存,以缓解下一层IO的瓶颈,OS的page cache和数据库的buffer pool都基于此。

但对象的删除,如果同步清理对象的缓存的话,不仅大大增加了延时,同时可能因为缓存过大导致IO blooding。所以针对缓存的清理,都会采用lazy drop的优化,下面我们就来对比下percona和官方针对drop table的lazy drop 优化。

假设使用innodb_file_per_table为表创建独立的tablespace,在业务处理过程中,有删除表的动作,会发现drop table操作不仅仅持续比较长,而且在删除过程中,实例的QPS也有所降低,主要是因为在清理buffer pool过程中,持有buffer pool的mutex导致,percona server在5.1版本开始引入 lazy drop table来消除drop table过程中带来的影响,但也并没有完全消除,MySQL 官方在5.5.23以后也引入了 lazy drop table 来优化drop 操作,下面我们就来对比一下这两种方式的差异。

值得一提的是:在日常的运维中,drop的操作并非核心需求,我们也都建议DBA在 off-peak 时间去做这样的操作。

同步模式

在讨论lazy模式之前,我们先看看MySQL在5.5.23版本之前的处理方式即同步模式:
当要drop table的时候,会在整个操作过程中持有buffer pool的mutex,然后扫描两次LRU链表,把属于这个table的page失效掉,buffer pool中page的个数越多,持有mutex时间就会越长,对在线业务的影响也就越明显。

简短看下核心处理代码:

fil_delete_tablespace
buf_LRU_invalidate_tablespace(
     ulint     id)     /*!< in: space id */
{
     ulint     i;()
     for (i = 0; i < srv_buf_pool_instances; i++) {
          buf_pool_t*     buf_pool;

          buf_pool = buf_pool_from_array(i);
          buf_LRU_drop_page_hash_for_tablespace(buf_pool, id);
          buf_LRU_invalidate_tablespace_buf_pool_instance(buf_pool, id);
     }
}
  1. buf_LRU_drop_page_hash_for_tablespace会扫描一次LRU list,需要从adaptive hash中删除对要删除的表的page的引用;
  2. buf_LRU_invalidate_tablespace_buf_pool_instance会扫描一次LRU list:
    如果是dirty block,需要从flush list remove掉,然后从page hash中删除,最后从LRU list中删除。

可以看到,这种同步清理掉内存结构的操作,在业务高峰期,对系统的吞吐能力会产生不小的波动。

Percona lazy模式

percona实现了一个lazy drop table模式,使用参数控制:

mysql> show global variables like '%lazy%';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| innodb_lazy_drop_table | 0     |
+------------------------+-------+

其处理drop table的过程如下:

  1. 持有buffer pool的lru list mutex锁;
  2. 开始扫描LRU list中的page;
    1. 如果这个page属于要删除的table的,就设置一个flag,表示这个page所在的表正在被删除
  3. 释放lru list mutex锁;
  4. 持有一个adaptive hash index的shared latch;
  5. 开始扫描buffer pool中的block;
  6. 如果这个page被AHI索引;
    1. 释放AHI 锁
    2. 持有page的exclusive lock
    3. 删除AHI中索引这个page的entries
    4. 释放page锁
    5. 持有AHI的shared lock进行下一个page的判断

相比较同步模式,Percona的lazy drop table在扫描lru list过程中,只set了一个flag,随后在lru正常的淘汰过程中或者flush dirty block的时候如果碰到这中block,直接就做删除处理了,这也就是lazy的核心。

其核心代码如下:

buf_LRU_mark_space_was_deleted(
     ulint     id)     /*!< in: space id */
{
     ulint     i;

/* 这一部分代码就是持有lru链表mutex,进行第一步,第二步操作。*/
     for (i = 0; i < srv_buf_pool_instances; i++) {
          mutex_enter(&buf_pool->LRU_list_mutex);
          while (bpage != NULL) {
               if (buf_page_get_space(bpage) == id)
                    bpage->space_was_being_deleted = TRUE;
          }
          mutex_exit(&buf_pool->LRU_list_mutex);

/* 这里扫描的是buf_pool中的chunk,也就是启动的时候,根据buffer pool的大小预分配好的blocks,不能更改,
   所以并不需要持有buffer pool mutex,或者lru list mutex。
*/
          btr_search_s_lock_all();
          chunk = buf_pool->chunks;
          for (j = buf_pool->n_chunks; j--; chunk++) {
               buf_block_t*     block     = chunk->blocks;
               for (k = chunk->size; k--; block++) {
                    if (buf_block_get_state(block)
                        != BUF_BLOCK_FILE_PAGE
                        || !block->index
                        || buf_page_get_space(&block->page) != id) {
                         continue;
                    }
/* 这里把AHI的锁释放掉了,但在btr_search_drop_page_hash_index中会持有AHI的lock对AHI结构进行变更。*/
                    btr_search_s_unlock_all();
                    rw_lock_x_lock(&block->lock);
                    btr_search_drop_page_hash_index(block, NULL);
                    rw_lock_x_unlock(&block->lock);

                    btr_search_s_lock_all();
               }
          }
          btr_search_s_unlock_all();
     }
}

MySQL lazy模式

在MySQL 5.5.23以后的版本,也实现了一个lazy drop table的方式,和percona的方式有所区别,下面来看一下具体的过程:

  1. 持有buffer pool mutex
  2. 持有buffer pool中的flush list mutex
  3. 开始扫描flush list;
    1. 如果dirty page属于drop table,那么就直接从flush list中remove掉;
    2. 如果删除的page个数超过了#define BUF_LRU_DROP_SEARCH_SIZE 1024 这个数目的话,释放buffer pool mutexflush list mutex,释放cpu资源;
      • 释放flush list mutex
      • 释放buffer pool mutex
      • 强制通过pthread_yield进行一次OS context switch,释放剩余的cpu时间片;
    3. 重新持有buffer pool mutex
    4. 重新持有flush list mutext
  4. 释放flush list mutex
  5. 释放buffer pool mutex

相比较percona的lazy方式,这里扫描的是dirty block,在LRU list中进行淘汰的时候,就不再判断当前fil_space是否存在的问题了,因为不牵涉到写入。

这里边有两个相关的bug,bug#51325bug#64284,有兴趣可以参考一下。

其核心的代码如下:

buf_LRU_flush_or_remove_pages(id, BUF_REMOVE_FLUSH_NO_WRITE, 0);

buf_pool_mutex_enter(buf_pool);

err = buf_flush_or_remove_pages(buf_pool, id, flush, trx);
......
buf_pool_mutex_exit(buf_pool);

/* BUF_REMOVE_FLUSH_NO_WRITE:意思表示,只对dirty block进行remove操作,不做写入。

对比

从上面的percona和oracle的MySQL版本比较来看,percona是持有了LRU list mutexAHI lock,而MySQL官方版本是持有了buffer pool mutexflush list mutex,从锁的保护范围来看,buffer pool mutex直观上瓶颈会比较明显,但具体还要跟表的大小、dirty block的比例来看,如果dirty block比较少的话,官方版本并不扫描LRU list,所以可能持有的时间并不会太久。

Percona的开发人员还针对这两个不同版本进行了Benchmarks, 大家可以看下他们测试出来的结果:

这个图是 MySQL 官方版本测试在系统压力下,进行频繁drop table的系统抖动:

MySQL官方

这个图是 Percona 版本测试在系统压力下,进行频繁drop table的系统抖动:

Percona版本

但对于这样的测试,小编想说,哪个DBA/开发人员这么变态,要这么频繁的drop table -_-||