[图解MySQL]MySQL组提交(group commit)

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[图解MySQL]MySQL组提交(group commit)

技术小能手 2018-07-23 22:27:11 浏览5783
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前提:
以下讨论的前提 是设置MySQL的crash safe相关参数为双1:
sync_binlog=1
innodb_flush_log_at_trx_commit=1

背景说明:
WAL机制 (Write Ahead Log)定义:
WAL指的是对数据文件进行修改前,必须将修改先记录日志。MySQL为了保证ACID中的一致性和持久性,使用了WAL。
Redo log的作用:
Redo log就是一种WAL的应用。当数据库忽然掉电,再重新启动时,MySQL可以通过Redo log还原数据。也就是说,每次事务提交时,不用同步刷新磁盘数据文件,只需要同步刷新Redo log就足够了。相比写数据文件时的随机IO,写Redo log时的顺序IO能够提高事务提交速度。
组提交的作用:
在没有开启binlog时
Redo log的刷盘操作将会是最终影响MySQL TPS的瓶颈所在。为了缓解这一问题,MySQL使用了组提交,将多个刷盘操作合并成一个,如果说10个事务依次排队刷盘的时间成本是10,那么将这10个事务一次性一起刷盘的时间成本则近似于1。
当开启binlog时
为了保证Redo log和binlog的数据一致性,MySQL使用了二阶段提交,由binlog作为事务的协调者。而 引入二阶段提交 使得binlog又成为了性能瓶颈,先前的Redo log 组提交 也成了摆设。为了再次缓解这一问题,MySQL增加了binlog的组提交,目的同样是将binlog的多个刷盘操作合并成一个,结合Redo log本身已经实现的 组提交,分为三个阶段(Flush 阶段、Sync 阶段、Commit 阶段)完成binlog 组提交,最大化每次刷盘的收益,弱化磁盘瓶颈,提高性能。

图解:
下图我们假借“渡口运输”的例子来看看binlog 组提交三个阶段的流程:

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在MySQL中每个阶段都有一个队列,每个队列都有一把锁保护,第一个进入队列的事务会成为leader,leader领导所在队列的所有事务,全权负责整队的操作,完成后通知队内其他事务操作结束。

Flush 阶段 (图中第一个渡口)

首先获取队列中的事务组

将Redo log中prepare阶段的数据刷盘(图中Flush Redo log)

将binlog数据写入文件,当然此时只是写入文件系统的缓冲,并不能保证数据库崩溃时binlog不丢失 (图中Write binlog)

Flush阶段队列的作用是提供了Redo log的组提交

如果在这一步完成后数据库崩溃,由于协调者binlog中不保证有该组事务的记录,所以MySQL可能会在重启后回滚该组事务

Sync 阶段 (图中第二个渡口)

这里为了增加一组事务中的事务数量,提高刷盘收益,MySQL使用两个参数控制获取队列事务组的时机:

binlog_group_commit_sync_delay=N:在等待N μs后,开始事务刷盘(图中Sync binlog)
binlog_group_commit_sync_no_delay_count=N:如果队列中的事务数达到N个,就忽视binlog_group_commit_sync_delay的设置,直接开始刷盘(图中Sync binlog)
Sync阶段队列的作用是支持binlog的组提交
如果在这一步完成后数据库崩溃,由于协调者binlog中已经有了事务记录,MySQL会在重启后通过Flush 阶段中Redo log刷盘的数据继续进行事务的提交

Commit 阶段 (图中第三个渡口)
首先获取队列中的事务组
依次将Redo log中已经prepare的事务在引擎层提交(图中InnoDB Commit)
Commit阶段不用刷盘,如上所述,Flush阶段中的Redo log刷盘已经足够保证数据库崩溃时的数据安全了
Commit阶段队列的作用是承接Sync阶段的事务,完成最后的引擎提交,使得Sync可以尽早的处理下一组事务,最大化组提交的效率

缺陷分析:
本文最后要讨论的bug(可通过阅读原文查看)就是来源于Sync 阶段中的那个binlog参数binlog_group_commit_sync_delay,在MySQL 5.7.19中,如果该参数不为10的倍数,则会导致事务在Sync 阶段等待极大的时间,表现出来的现象就是执行的sql长时间无法返回。该bug已在MySQL 5.7.24和8.0.13被修复。

原文发布时间为:2018-07-23
本文作者:黄炎 王悦 周海鸣
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