MySQL線程處于Opening tables的問(wèn)題解決方法

問(wèn)題描述

最近有一臺(tái)MySQL5.6.21的服務(wù)器，在應(yīng)用發(fā)布后，并發(fā)線程Threads_running迅速升高，達(dá)到2000左右，大量線程處于等待Opening tables、closing tables狀態(tài)，應(yīng)用端相關(guān)邏輯訪問(wèn)超時(shí)。

【分析過(guò)程】

1、16:10應(yīng)用發(fā)布結(jié)束后，Opened_tables不斷增加，如下圖所示：

查看當(dāng)時(shí)故障期間抓取的pt-stalk日志文件，時(shí)間點(diǎn)2019-01-18 16:29:37，Open_tables 的值為3430，而table_open_cache的配置值為2000。

當(dāng)Open_tables值大于table_open_cache值時(shí)，每次新的session打開表，有一些無(wú)法命中table cache，而不得不重新打開表。這樣反應(yīng)出來(lái)的現(xiàn)象就是有大量的線程處于opening tables狀態(tài)。

2、這個(gè)實(shí)例下的表，加上系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)下總計(jì)851張，遠(yuǎn)小于table_open_cache的2000，為什么會(huì)導(dǎo)致Open_tables達(dá)到3430呢

從官方文檔中可以得到解釋，

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/table-cache.html

table_open_cache is related to max_connections. For example, for 200 concurrent running connections, specify a table cache size of at least 200 * N, where N is the maximum number of tables per join in any of the queries which you execute.

當(dāng)時(shí)并發(fā)線程數(shù)達(dá)到1980，假設(shè)這些并發(fā)連接中有30%是訪問(wèn)2張表，其他都是單表，那么cache size就會(huì)達(dá)到（1980*30%*2+1980*70%*1）=2574

3、QPS在發(fā)布前后都比較平穩(wěn)，從外部請(qǐng)求來(lái)看并沒(méi)有突增的連接請(qǐng)求，但在發(fā)布后threads_running上升到接近2000的高位，一直持續(xù)。猜測(cè)是由于某個(gè)發(fā)布的SQL語(yǔ)句觸發(fā)了問(wèn)題。

4、查看當(dāng)時(shí)抓取的processlist信息，有一句SQL并發(fā)訪問(wèn)很高，查詢了8張物理表，SQL樣本如下：

<code>select id,name,email from table1 left join table2<br>union all<br>select id,name,email from table3 left join table4<br>union all<br>select id,name,email from table5 left join table6<br>union all<br>select id,name,email from table7 left join table8<br>where id in ('aaa');</code>

5、在測(cè)試環(huán)境中創(chuàng)建相同的8張表，清空表緩存，單個(gè)session執(zhí)行SQL前后對(duì)比，Open_tables的值會(huì)增加8，如果高并發(fā)的情況下，Open_tables的值就會(huì)大幅增加。

問(wèn)題重現(xiàn)

在測(cè)試環(huán)境上模擬高并發(fā)訪問(wèn)的場(chǎng)景，并發(fā)1000個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行上面的SQL語(yǔ)句，復(fù)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境類似的現(xiàn)象，Open_tables迅速達(dá)到3800，大量進(jìn)程處于Opening tables、closing tables狀態(tài)。

優(yōu)化方案

1、 定位到問(wèn)題原因后，我們與開發(fā)同事溝通，建議優(yōu)化該SQL，降低單句SQL查詢表的數(shù)量或大幅降低該SQL的并發(fā)訪問(wèn)頻率。

不過(guò)開發(fā)同事還沒(méi)來(lái)的及優(yōu)化，生產(chǎn)環(huán)境上故障又出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)DBA排障時(shí)將table_open_cache從2000增加4000，CPU使用率上升，效果并不明顯，等待Opening tables的問(wèn)題依然存在。

2、 分析故障期間抓取的pstack信息，用pt-pmp聚合后，看到大量線程在open_table時(shí)等待mutex資源：

#0 0x0000003f0900e334 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0
#1 0x0000003f0900960e in _L_lock_995 () from /lib64/libpthread.so.0
#2 0x0000003f09009576 in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0
#3 0x000000000069ce98 in open_table(THD*, TABLE_LIST*, Open_table_context*) ()
#4 0x000000000069f2ba in open_tables(THD*, TABLE_LIST**, unsigned int*, unsigned int, Prelocking_strategy*) ()
#5 0x000000000069f3df in open_normal_and_derived_tables(THD*, TABLE_LIST*, unsigned int) ()
#6 0x00000000006de821 in execute_sqlcom_select(THD*, TABLE_LIST*) ()
#7 0x00000000006e13cf in mysql_execute_command(THD*) ()
#8 0x00000000006e4d8f in mysql_parse(THD*, char*, unsigned int, Parser_state*) ()
#9 0x00000000006e62cb in dispatch_command(enum_server_command, THD*, char*, unsigned int) ()
#10 0x00000000006b304f in do_handle_one_connection(THD*) ()
#11 0x00000000006b3177 in handle_one_connection ()
#12 0x0000000000afe5ca in pfs_spawn_thread ()
#13 0x0000003f09007aa1 in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0
#14 0x0000003f088e893d in clone () from /lib64/libc.so.6

這時(shí)table_cache_manager中的mutex沖突非常嚴(yán)重。

由于MySQL5.6.21下table_open_cache_instances參數(shù)的默認(rèn)值為1，想到增大table_open_cache_instances參數(shù)，增加表緩存分區(qū)，應(yīng)該可以緩解爭(zhēng)用。

3、 在測(cè)試環(huán)境上，我們調(diào)整兩個(gè)參數(shù)table_open_cache_instances=32，table_open_cache=6000，同樣并發(fā)1000個(gè)線程執(zhí)行問(wèn)題SQL，這次等待Opening tables、closing tables的線程消失了，MySQL的QPS也從12000上升到55000。
對(duì)比相同情況下，只調(diào)整table_open_cache=6000，等待Opening tables的進(jìn)程數(shù)從861下降到203，問(wèn)題有所緩解，有600多個(gè)進(jìn)程已經(jīng)從等待Opening tables變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)，QPS上升到40000左右，但不能根治。

源碼分析

查了下代碼有關(guān)table_open_cache的相關(guān)邏輯：

1、Table_cache::add_used_table函數(shù)如下，當(dāng)新的連接打開的表在table cache中不存在時(shí)，打開表加入到used tables list：

bool Table_cache::add_used_table(THD *thd, TABLE *table)
{
 Table_cache_element *el;
 
 assert_owner();
 
 DBUG_ASSERT(table->in_use == thd);
 
 /*
 Try to get Table_cache_element representing this table in the cache
 from array in the TABLE_SHARE.
 */
 el= table->s->cache_element[table_cache_manager.cache_index(this)];
 
 if (!el)
 {
 /*
  If TABLE_SHARE doesn't have pointer to the element representing table
  in this cache, the element for the table must be absent from table the
  cache.
 
  Allocate new Table_cache_element object and add it to the cache
  and array in TABLE_SHARE.
 */
 DBUG_ASSERT(! my_hash_search(&m_cache,
         (uchar*)table->s->table_cache_key.str,
         table->s->table_cache_key.length));
 
 if (!(el= new Table_cache_element(table->s)))
  return true;
 
 if (my_hash_insert(&m_cache, (uchar*)el))
 {
  delete el;
  return true;
 }
 
 table->s->cache_element[table_cache_manager.cache_index(this)]= el;
 }
 
 /* Add table to the used tables list */ 
 el->used_tables.push_front(table);
 
 m_table_count++; free_unused_tables_if_necessary(thd);
 
 return false;
}

2、每次add_used_table會(huì)調(diào)用Table_cache::free_unused_tables_if_necessary函數(shù)，當(dāng)滿足m_table_count > table_cache_size_per_instance &&m_unused_tables時(shí)，執(zhí)行remove_table，清除m_unused_tables列表中多余的cache。其中table_cache_size_per_instance= table_cache_size / table_cache_instances，MySQL5.6的默認(rèn)配置是2000/1=2000，當(dāng)m_table_count值大于2000并且m_unused_tables非空時(shí)就執(zhí)行remove_table，將m_unused_tables中的table cache清空。這樣m_table_count就是Open_tables的值正常會(huì)維持在2000上下。

void Table_cache::free_unused_tables_if_necessary(THD *thd)
{
 /*
 We have too many TABLE instances around let us try to get rid of them.
 
 Note that we might need to free more than one TABLE object, and thus
 need the below loop, in case when table_cache_size is changed dynamically,
 at server run time.
 */
 if (m_table_count > table_cache_size_per_instance && m_unused_tables)
 {
 mysql_mutex_lock(&LOCK_open);
 while (m_table_count > table_cache_size_per_instance &&
   m_unused_tables)
 {
  TABLE *table_to_free= m_unused_tables;  
  remove_table(table_to_free);
  intern_close_table(table_to_free);
  thd->status_var.table_open_cache_overflows++;
 }
 mysql_mutex_unlock(&LOCK_open);
 }
}

3、增大table_cache_instances為32，當(dāng)Open_tables超過(guò)（2000/32=62）時(shí)，就會(huì)滿足條件，加速上述邏輯中m_unused_tables的清理，使得table cache中數(shù)量進(jìn)一步減少，會(huì)導(dǎo)致Table_open_cache_overflows升高。

4、當(dāng)table_open_cache_instances從1增大到32時(shí)，1個(gè)LOCK_open鎖分散到32個(gè)m_lock的mutex上，大大降低了鎖的爭(zhēng)用。

/** Acquire lock on table cache instance. */
 void lock() { mysql_mutex_lock(&m_lock); }
 /** Release lock on table cache instance. */
 void unlock() { mysql_mutex_unlock(&m_lock); }

解決問(wèn)題

我們生產(chǎn)環(huán)境同時(shí)采取下面優(yōu)化措施，問(wèn)題得以解決：
1、 讀寫分離，增加read節(jié)點(diǎn)，分散master庫(kù)的壓力；
2、 調(diào)整table_open_cache_instances=16；
3、 調(diào)整table_open_cache=6000；

總結(jié)

當(dāng)出現(xiàn)Opening tables等待問(wèn)題時(shí)，
1、建議找出打開表頻繁的SQL語(yǔ)句，優(yōu)化該SQL，降低單句SQL查詢表的數(shù)量或大幅降低該SQL的并發(fā)訪問(wèn)頻率。

2、設(shè)置合適的table cache，同時(shí)增大table_open_cache_instances和 table_open_cache參數(shù)的值。