MySQL实战45讲学习笔记----性能优化2

业务高峰期,生产环境的MySQL压力太大,没法正常响应,需要短期内、临时性地提升一些性能。

短连接风暴

正常的短连接模式就是连接到数据库后,执行很少的SQL语句就断开,下次需要的时候再重连。如果使用的是短连接,在业务高峰期的时候,就可能出现连接数突然暴涨的情况。MySQL建立连接的过程,成本是很高的。除了正常的网络连接三次握手外,还需要做登录权限判断和获得这个连接的数据读写权限。在数据库压力比较小的时候,这些额外的成本并不明显。但是,短连接模型存在一个风险,就是一旦数据库处理得慢一些,连接数就会暴涨。max_connections参数,用来控制一个MySQL实例同时存在的连接数的上限,超过这个值,系统就会拒绝接下来的连接请求,并报错提示“Too many connections”。对于被拒绝连接的请求来说,从业务角度看就是数据库不可用。

在机器负载比较高的时候,处理现有请求的时间变长,每个连接保持的时间也更长。这时,再有新建连接的话,就可能会超过max_connections的限制。

碰到这种情况时,一个比较自然的想法,就是调高max_connections的值。但这样做是有风险的。因为设计max_connections这个参数的目的是想保护MySQL,如果我们把它改得太大,让更多的连接都可以进来,那么系统的负载可能会进一步加大,大量的资源耗费在权限验证等逻辑上,结果可能是适得其反,已经连接的线程拿不到CPU资源去执行业务的SQL请求。

先处理掉那些占着连接但是不工作的线程

max_connections的计算,不是看谁在running,是只要连着就占用一个计数位置。对于那些不需要保持的连接,我们可以通过kill connection主动踢掉。这个行为跟事先设置wait_timeout的效果是一样的。设置wait_timeout参数表示的是,一个线程空闲wait_timeout这么多秒之后,就会被MySQL直接断开连接。

但是需要注意,在show processlist的结果里,踢掉显示为sleep的线程,可能是有损的。我们来看下面这个例子。

图1 sleep线程的两种状态

在上面这个例子里,如果断开session A的连接,因为这时候session A还没有提交,所以MySQL只能按照回滚事务来处理;而断开session B的连接,就没什么大影响。所以,如果按照优先级来说,你应该优先断开像session B这样的事务外空闲的连接。

session C在T时刻之后的30秒执行show processlist,看到的结果是这样的。

图2 sleep线程的两种状态,show processlist结果

图中id=4和id=5的两个会话都是Sleep 状态。而要看事务具体状态的话,你可以查information_schema库的innodb_trx表。

                                                                    

图3 从information_schema.innodb_trx查询事务状态

这个结果里,trx_mysql_thread_id=4,表示id=4的线程还处在事务中。

因此,如果是连接数过多,你可以优先断开事务外空闲太久的连接;如果这样还不够,再考虑断开事务内空闲太久的连接。

从服务端断开连接使用的是kill connection + id的命令, 一个客户端处于sleep状态时,它的连接被服务端主动断开后,这个客户端并不会马上知道。直到客户端在发起下一个请求的时候,才会收到这样的报错“ERROR 2013 (HY000): Lost connection to MySQL server during query”。从数据库端主动断开连接可能是有损的,尤其是有的应用端收到这个错误后,不重新连接,而是直接用这个已经不能用的句柄重试查询。这会导致从应用端看上去,“MySQL一直没恢复”。

减少连接过程的消耗

有的业务代码会在短时间内先大量申请数据库连接做备用,如果现在数据库确认是被连接行为打挂了,那么一种可能的做法,是让数据库跳过权限验证阶段。跳过权限验证的方法是:重启数据库,并使用–skip-grant-tables参数启动。这样,整个MySQL会跳过所有的权限验证阶段,包括连接过程和语句执行过程在内。在MySQL 8.0版本里,如果你启用–skip-grant-tables参数,MySQL会默认把 --skip-networking参数打开,表示这时候数据库只能被本地的客户端连接。

除了短连接数暴增可能会带来性能问题外,实际上,我们在线上碰到更多的是查询或者更新语句导致的性能问题。其中,查询问题比较典型的有两类,一类是由新出现的慢查询导致的,一类是由QPS(每秒查询数)突增导致的。

慢查询性能问题

在MySQL中,会引发性能问题的慢查询,大体有以下三种可能:

  1. 索引没有设计好;

  2. SQL语句没写好;

  3. MySQL选错了索引。

索引没有设计好

通过紧急创建索引来解决。MySQL 5.6版本以后,创建索引都支持Online DDL了,对于那种高峰期数据库已经被这个语句打挂了的情况,最高效的做法就是直接执行alter table 语句。

比较理想的是能够在备库先执行。假设你现在的服务是一主一备,主库A、备库B,这个方案的大致流程是这样的:

  1. 在备库B上执行 set sql_log_bin=off,也就是不写binlog,然后执行alter table 语句加上索引;

  2. 执行主备切换;

  3. 这时候主库是B,备库是A。在A上执行 set sql_log_bin=off,然后执行alter table 语句加上索引。

平时在做变更的时候,你应该考虑类似gh-ost这样的方案,更加稳妥。

语句没写好

可以通过改写SQL语句来处理。MySQL 5.7提供了query_rewrite功能,可以把输入的一种语句改写成另外一种模式。

比如,语句被错误地写成了 select * from t where id + 1 = 10000,你可以通过下面的方式,增加一个语句改写规则。

mysql> insert into query_rewrite.rewrite_rules(pattern, replacement, pattern_database) values ("select * from t where id + 1 = ?", "select * from t where id = ? - 1", "db1");

call query_rewrite.flush_rewrite_rules();

这里,call query_rewrite.flush_rewrite_rules()这个存储过程,是让插入的新规则生效,也就是我们说的“查询重写”。你可以用图4中的方法来确认改写规则是否生效。

图4 查询重写效果

MySQL选错了索引

这时候,应急方案就是给这个语句加上force index。同样地,使用查询重写功能,给原来的语句加上force index,也可以解决这个问题。

检查所有的SQL语句的返回结果。使用开源工具pt-query-digest(https://www.percona.com/doc/percona-toolkit/3.0/pt-query-digest.html)。

QPS突增问题

有时候由于业务突然出现高峰,或者应用程序bug,导致某个语句的QPS突然暴涨,也可能导致MySQL压力过大,影响服务。

我之前碰到过一类情况,是由一个新功能的bug导致的。当然,最理想的情况是让业务把这个功能下掉,服务自然就会恢复。

  1. 一种是由全新业务的bug导致的。假设你的DB运维是比较规范的,也就是说白名单是一个个加的。这种情况下,如果你能够确定业务方会下掉这个功能,只是时间上没那么快,那么就可以从数据库端直接把白名单去掉。

  2. 如果这个新功能使用的是单独的数据库用户,可以用管理员账号把这个用户删掉,然后断开现有连接。这样,这个新功能的连接不成功,由它引发的QPS就会变成0。

  3. 如果这个新增的功能跟主体功能是部署在一起的,那么我们只能通过处理语句来限制。这时,我们可以使用上面提到的查询重写功能,把压力最大的SQL语句直接重写成"select 1"返回。

当然,这个操作的风险很高,需要你特别细致。它可能存在两个副作用:

  1. 如果别的功能里面也用到了这个SQL语句模板,会有误伤;

  2. 很多业务并不是靠这一个语句就能完成逻辑的,所以如果单独把这一个语句以select 1的结果返回的话,可能会导致后面的业务逻辑一起失败。

方案1和2都要依赖于规范的运维体系:虚拟化、白名单机制、业务账号分离。由此可见,更多的准备,往往意味着更稳定的系统。

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