怎么做MySQL內(nèi)核深度優(yōu)化

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)怎么做MySQL內(nèi)核深度優(yōu)化，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一.內(nèi)核性能的優(yōu)化

由于騰訊云上的DB基本都需要跨園區(qū)災(zāi)備的特性，因此CDB for MySQL的優(yōu)化主要針對(duì)主從DB部署在跨園區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那疤嵯?，重點(diǎn)去解決真實(shí)部署環(huán)境下的性能難題。經(jīng)過分析和調(diào)研，我們將優(yōu)化的思路歸納為：“消除冗余I/O、縮短I/O路徑和避免大鎖競爭”。以下是內(nèi)核性能的部分案例：

1.主備DB間的復(fù)制優(yōu)化

問題分析

如上圖所示，在原生MySQL的復(fù)制架構(gòu)中，Master側(cè)通過Dump線程不斷發(fā)送Binlog事件給Slave的I/O線程，Slave的I/O線程在接受到Binlog事件后，有兩個(gè)主要的動(dòng)作：

• 寫入到Relay Log中，這個(gè)過程會(huì)和Slave SQL線程爭搶保護(hù)Relay Log的鎖。

• 更新復(fù)制元數(shù)據(jù)(包含Master的位置等信息)。

優(yōu)化方法

經(jīng)過分析，我們的優(yōu)化策略是：

• Slave I/O線程和Slave SQL線程是典型的單寫單讀生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型，是可以做到無鎖設(shè)計(jì)的；因此實(shí)現(xiàn)思路就是Slave I/O線程在每次寫完數(shù)據(jù)后，原子更新Relay Log的長度信息，Slave SQL線程讀取Relay Log的時(shí)以長度信息為邊界。這樣就將原本競爭激烈的Relay Log鎖化解為無鎖；

• 由于Binlog事件中的GTID(Global Transaction Identifier)和DB事務(wù)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以Relay Log中的數(shù)據(jù)本身已經(jīng)包含了所需要的復(fù)制元數(shù)據(jù)，所以我們可以不寫Master info文件，消除了冗余的文件I/O；

• 于DB都是以事務(wù)為更新粒度的，因?yàn)樵赗elay Log文件I/O上，我們通過合并離散小I/O為事務(wù)粒度的大I/O等手段，使磁盤I/O得以大幅提升。

優(yōu)化效果

如上圖所示，經(jīng)過優(yōu)化：左圖35.79%的鎖競爭(futex)已經(jīng)被完全消除；同壓測壓力下，56.15%的文件I/O開銷被優(yōu)化到19.16%，Slave I/O線程被優(yōu)化為預(yù)期的I/O密集型線程。

2.主庫事務(wù)線程和Dump線程間的優(yōu)化

問題分析

如上圖所示，在原生MySQL中多個(gè)事務(wù)提交線程TrxN和多個(gè)Dump線程之間會(huì)同時(shí)競爭Binlog文件資源的保護(hù)鎖，多個(gè)事務(wù)提交線程對(duì)Binlog執(zhí)行寫入，多個(gè)Dump線程從Binlog文件讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送給Slave。所有的線程之間是串行執(zhí)行的！

優(yōu)化方法

經(jīng)過分析，我們的優(yōu)化策略是：

• 將讀寫分離開來，多個(gè)寫入的線程還是在鎖保護(hù)下串行執(zhí)行，每一個(gè)寫入線程寫入完成后更新當(dāng)前Binlog的長度信息，多個(gè)Dump線程以Binlog文件的長度信息為讀取邊界，多個(gè)Dump線程之間并行執(zhí)行。以這種方式來讓復(fù)制拓?fù)渲械腄ump線程發(fā)送得更快！

效果

經(jīng)過測試，優(yōu)化后的內(nèi)核，不僅提升了事務(wù)提交線程的性能，在Dump線程較多的情況下，對(duì)主從復(fù)制性能有較大提升。

二.主備庫交互流程優(yōu)化

問題分析

如上圖所示，在原生MySQL中主備庫之間的數(shù)據(jù)發(fā)送和ACK回應(yīng)是簡單的串行執(zhí)行，在上一個(gè)事件ACK回應(yīng)到達(dá)之前，不允許繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)事件；這個(gè)行為在跨園區(qū)(RTT 2-3ms)的情況性能非常差，而且也不能很好地利用帶寬優(yōu)勢。

優(yōu)化方法

經(jīng)過分析，我們的優(yōu)化策略是：

• 將發(fā)送和ACK回應(yīng)的接收獨(dú)立到不同的線程中，由于發(fā)送和接收都是基于TCP流的傳輸，所以時(shí)序性是有保障的；這樣發(fā)送線程可以在未收ACK之前繼續(xù)發(fā)送，接受線程收到ACK后喚醒等待的線程執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。

效果

根據(jù)實(shí)際用例測試，優(yōu)化后的TPS提升為15%左右。

三.內(nèi)核功能的優(yōu)化

1. 預(yù)留運(yùn)維帳號(hào)連接數(shù)配額

在騰訊云上，不時(shí)遇到用戶APP異常或者BUG從而占滿DB的最大連接限制，這是CDB OSS帳號(hào)無法登錄以進(jìn)行緊急的運(yùn)維操作。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀，我們在MySQL內(nèi)核單獨(dú)開辟了一個(gè)可配置的連接數(shù)配額，即便在上述場景下，運(yùn)維帳號(hào)仍然可以連接到DB進(jìn)行緊急的運(yùn)維操作。極大地降低了異常情況下DB無政府狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。該帳號(hào)僅有數(shù)據(jù)庫運(yùn)維管理權(quán)限，無法獲取用戶數(shù)據(jù)，也保證了用戶數(shù)據(jù)的安全性。

2. 主備強(qiáng)同步

針對(duì)一些應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的一致性要求非常高，CDB在MySQL原生半同步的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深度優(yōu)化，確保一個(gè)事務(wù)在主庫上提交之前一定已經(jīng)復(fù)制到至少一個(gè)備庫上。確保主庫宕機(jī)時(shí)數(shù)據(jù)的一致性。

四.外圍系統(tǒng)的優(yōu)化

除了以上提到的MySQL內(nèi)核側(cè)的部分優(yōu)化，我們也在外圍OSS平臺(tái)進(jìn)行了多處優(yōu)化。例如使用異步MySQL ping協(xié)議實(shí)現(xiàn)大量實(shí)例的監(jiān)控、通過分布式技術(shù)來加固原有系統(tǒng)的HA/服務(wù)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)擴(kuò)容等功能、在數(shù)據(jù)安全/故障切換和快速恢復(fù)方面也進(jìn)行了多處優(yōu)化。

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