MySQL IO线程及相关参数调优

Posted 2021-01-30 数据库技术和故事

一、关于一个SQL的简单的工作过程

1、工作前提描述

　　1、启动mysql，在内存中分配一个大空间innodb_buffer_pool(还有log_buffer)

　　2、多用户线程连接MySQL，从内存分配用户工作空间(其中排序空间)

　　3、磁盘上有数据库文件、ib_logfile、tmp目录、undo

2、SQL的简易流程

　　1、DQL操作

　　　　1、首先进行内存读

　　　　2、如果buffer pool中没有所需数据，就进行物理读

　　　　3、物理读数据读入buffer pool，再返回给用户工作空间

　　2、DML操作(例update)

　　　　1、内存读，然后进行物理读，读取所需修改的数据行

　　　　2、从磁盘调入undo页到buffer pool中

　　　　3、修改前的数据存入undo页里，产生redo

　　　　4、修改数据行(buffer pool中数据页成脏页)，产生redo

　　　　5、生成的redo先是存于用户工作空间，择机拷入log_buffer中

　　　　6、log线程不断的将log_buffer中的记录写入redo logfile中

　　　　7、修改完所有数据行，提交事务，刻意再触发一下log线程

　　　　8、待log_buffer中的相关信息都写完，响应事务提交成功

　　至此，日志写入磁盘，内存脏块还在buffer pool中(后台周期写入磁盘，释放buffer pool空间)。

 

二、影响SQL执行性能的因素，及具体看方式

1、大量物理读

mysql> show global status like ‘i%read%‘;
| Innodb_buffer_pool_reads              | 647      |
| Innodb_data_read                      | 48402944 |
| Innodb_data_reads                     | 2996     |
| Innodb_pages_read                     | 2949     |
| Innodb_rows_read                      | 1002172  |

　　1、Innodb_buffer_pool_reads：物理读次数

　　2、Innodb_data_read：物理读数据字节量

　　3、Innodb_data_reads：物理读IO请求次数

　　4、Innodb_pages_read：物理读数据页数

　　5、Innodb_rows_read：物理读数据行数

2、Log写性能

mysql> show engine innodb status G
---
LOG
---
Log sequence number 144064129　　//已经生成的日志量(累计值)/单位：字节
Log flushed up to   144064129　　//已经写入的日志量(累计值)
Pages flushed up to 144064129　　//已经写入的脏页量(累计值)
Last checkpoint at  144064120　　//检查点
0 pending log flushes, 0 pending chkp writes
92 log i/o‘s done, 0.00 log i/o‘s/second

　　关于redo log的写入：

　　1、Innodb_os_log_written：日志刷盘的字节数，如果在commit不怎么变化的情况下，这个值出现暴增，说明系统出现大事务了（处理：kill线程，必要情况kill掉mysql进程）；

　　2、Innodb_log_writes：日志写的次数。

3、磁盘排序

mysql> show status like ‘Sort_merge_passes‘;
+-------------------+-------+
| Variable_name     | Value |
+-------------------+-------+
| Sort_merge_passes | 0     |
+-------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

　　用户所需数据，如果没有内存buffer pool中，就发生物理读；　　

　　如果需要过滤掉很多数据，就会影响物理读和内存读，因为返回很多的数据（物理读），在内存中需要过滤掉很多数据（内存读）；　　

　　如果涉及到group/order by，会在用户工作空间完成排序等，如果结果集过大，用户空间过小，进行磁盘排序，Sort_merge_passes>0 ，这就很影响数据库性能了。

 

三、MySQL线程及其工作

　　MySQL的工作机制是单进程多线程：IO线程=一个log线程+四个read线程+四个write线程

mysql> show engine innodb status G
--------
FILE I/O
--------
I/O thread 0 state: waiting for i/o request (insert buffer thread)
I/O thread 1 state: waiting for i/o request (log thread)
I/O thread 2 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 3 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 4 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 5 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 6 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 7 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 8 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 9 state: waiting for i/o request (write thread)

1、读操作：innodb_read_io_threads

　　1、发起者：用户线程发起读请求

　　2、完成者：读线程执行请求队列中的读请求操作

　　3、如何调整读线程的数量

mysql> show variables like ‘innodb_read_io_threads‘;
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| innodb_read_io_threads | 4     |
+------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

　　　　默认是开启4个读线程，静态参数，修改至配置文件中

　　4、如何确定是否需要增加读线程的数量

　　　　查看线程的状态：I/O thread 2 state: waiting for i/o request (read thread)

2、写操作：innodb_write_io_threads

　　1、发起者：page_cleaner线程发起

　　2、完成者：写线程执行请求队列中的写请求操作

　　3、如何调整写线程的数量

mysql> show variables like ‘innodb_write_io_threads‘;
+-------------------------+-------+
| Variable_name           | Value |
+-------------------------+-------+
| innodb_write_io_threads | 4     |
+-------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

　　　　默认是开启4个写线程，静态参数，修改至配置文件中

　　4、如何确定是否需要增加写线程的数量

　　　　查看线程的状态：I/O thread 6 state: waiting for i/o request (write thread)

关于innodb_purge_threads：page cleaner 线程
作用：

　　1、负责对 undo 数据页的清空

　　2、数据页中 delete 标志行的清除

　　3、清理 innodb buffer pool，负责把内存中的脏页发起写请求，write 线程负载把脏页刷新到磁盘上。

3、日志线程

3.1、只有一个日志线程

　　1、是否繁忙

　　　　I/O thread 1 state: waiting for i/o request (log thread)：闲

　　2、日志写性能

mysql> show global status like ‘Innodb_log_waits‘;
+------------------+-------+
| Variable_name    | Value |
+------------------+-------+
| Innodb_log_waits | 0     |
+------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

　　　　如果log buffer太小，就很容易满，导致无法写入，产生日志等待。

　　3、日志写压力

　　　　1、每秒吞吐量

mysql> show global status like ‘Innodb_os_log_written‘;　　#redo log写的字节数
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Innodb_os_log_written | 57856 |　　
+-----------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

　　　　2、每秒写入次数

mysql> show global status like ‘Innodb_log_writes‘;
+-------------------+-------+
| Variable_name     | Value |
+-------------------+-------+
| Innodb_log_writes | 59    |
+-------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

3.2、对于日志监控来说，三个经典参数

　　1、Innodb_log_waits　　#redo写入的等待次数

　　2、Innodb_log_writes　　#redo写入的次数

　　3、Innodb_os_log_written　　#写入redo logfile中的字节量

3.3、日志写入异常判断

mysql> show engine innodb status G
Pending flushes (fsync) log: 0;

mysql> show global status like ‘Innodb_os_log_pending_fsyncs‘;
+------------------------------+-------+
| Variable_name                | Value |
+------------------------------+-------+
| Innodb_os_log_pending_fsyncs | 0     |
+------------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

　　1、fsync：绕过文件系统缓存，直接将内存中的数据写入存储中，实现数据真正写入可靠的介质磁盘里。(对于redo log来说，通过fsync方式写入磁盘才是可靠的保证，因为写入文件系统缓存的提交成功响应并不是真正的将redo写入磁盘的logfile中)(sync:同步)

　　2、pending：挂起(写不动)，redo写入存储cache过程中，某种原因io繁忙，cache被占满，超时响应，就会被挂起；

　　3、>0就说明系统IO出现问题，=0说明is OK。

 

四、log buffer调整依据

　　log buffer：日志缓存，一般都很小，调整100M足够使用

mysql> show variables like "%log_buffer%";
+------------------------+----------+
| Variable_name          | Value    |
+------------------------+----------+
| innodb_log_buffer_size | 16777216 |
+------------------------+----------+

　　5.7默认是16M，5.6默认是8M

1、文件中(log file)：每次写的时候全局都写，不会挑着捡着写

　　1、日志写线程每一秒redo日志缓冲刷新到重做日志文件

　　2、每个事务提交时会将重做日志缓冲刷新到重做日志文件

　　3、每当重做日志缓冲池剩余空间小于1/2时，重做日志缓冲刷新到重做日志文件。

2、在企业中往往设置50-100M，最多设置为2、300M，调整依据：

　　1、内存空间足够大

　　2、日志产生量大，系统io阻塞了，系统的io占用的是一个带宽，log_writes线程被阻塞，log buffer满了，数据库会hang住。

　　3、Innodb_log_waits（状态值）

　　　　The number of times that the log buffer was too small and a wait was required for it to be flushed before continuing.