MySQL DBA如何"土土"地利用源码解决没有遇到过的错误？

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本篇文章记录的是遇到一个未知错误的排查过程，由于本人水平有限，如有描述不正确的欢迎指正。

问题描述

开发报错

MySQL error code 1615 (ER_NEED_REPREPARE): Prepared statement needs to be re-prepared

排查过程

乍一看，没见过这个错误啊，用大腿想了下这个应该是php程序为了防止SQL注入用的prepare执行的。赶紧官方bug搜了一下，一通操作以后路由到了如下地址：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/statement-repreparation.html

简单看了一下，大概意思就是after prepare before execute的阶段，对应的表进行了DDL或者FLUSH TABLES以后table definition cache里面的metadata信息发生了改变，需要reprepare。

接着我搜了一下源码，关键字re-prepare，然后我看到官方test套件里有相关的测试。

可以看到对应的worklog为4166
拿到worklog id以后，我赶紧去官方的work log下搜，在High Level Architecture标签下，我注意到了下面几行：

Prepared_statement::execute_loop() -- try to execute
a statement, reprepare in case of validation error, and try
again until MAX_REPREPARE_ATTEMPTS has been reached.
mysql_{sql_}stmt_execute() are changed to invoke this
method instead of plain execute().
Prepared_statement::reprepare() -- reprepare a prepared
statement, called from execute_loop() in case of ER_NEED_REPREPARE
error.

找到了对应的入口函数：
Prepared_statement::execute_loop()
主要抛出错误位置如下：

 if ((sql_command_flags[lex->sql_command] & CF_REEXECUTION_FRAGILE) &&
      error && !thd->is_fatal_error && !thd->killed &&
      // reprepare观察者发现invalidated，尝试MAX_REPREPARE_ATTEMPTS后报错ER_NEED_REPREPARE
      reprepare_observer.is_invalidated() &&
      reprepare_attempt++ < MAX_REPREPARE_ATTEMPTS)
  {
    DBUG_ASSERT(thd->get_stmt_da()->mysql_errno() == ER_NEED_REPREPARE);
    thd->clear_error();
    error= reprepare();
    if (! error)                                /* Success */
      goto reexecute;
  }

注意一下观察者Reprepare_observer定义

/**
Reprepare_observer观察者是用来观察某个表从上一次执行后的版本变化
这里的"table"可以是MySQL表、临时表、视图或者information schema的表
当我们执行prepared SQL进行打开表并加锁的时候，必须要确认表没有发生改变(DML除外)。因为如果从上次prepare后表发生了改变，那么解析树可能就失效了，例如它可能包含了基于表metadata的优化。
  @sa check_and_update_table_version() 获取版本跟踪算法
*/
class Reprepare_observer
{
public:
  /**
  检查meatadata是否有变化
  */
  bool report_error(THD *thd);
  bool is_invalidated() const { return m_invalidated; }
  void reset_reprepare_observer() { m_invalidated= FALSE; }
private:
  bool m_invalidated;
};

注释里写的非常明显，

check_and_update_table_version() for details of the
  version tracking algorithm

所以我们主要目光聚集在函数check_and_update_table_version，其定义如下：

/**
这里需要比较table definition cache中的元数据版本和之前prepare生成的parse tree中的node进行版本对比


*/
static bool
check_and_update_table_version(THD *thd,
                               TABLE_LIST *tables, TABLE_SHARE *table_share)
{
   // 如果table_id != prepare时的table id，抛出错误，如果是prepare时期，虽然也不匹配，但是这个时候并没有观察者，也就不会抛出错误，但是到execute时，已经有了观察者，这个时候不匹配的话，就会抛出错误了
  if (! tables->is_table_ref_id_equal(table_share))
  {
    Reprepare_observer *reprepare_observer= thd->get_reprepare_observer();
    if (reprepare_observer &&
        reprepare_observer->report_error(thd))
    {
      /*
        版本不匹配，抛出错误，返回TRUE
      */
      DBUG_ASSERT(thd->is_error());
      return TRUE;
    }
    /* 根据table definition cache中的table id更新，总是维护最新的 */
    tables->set_table_ref_id(table_share);
  }
  DBUG_EXECUTE_IF("reprepare_each_statement", return inject_reprepare(thd););
  return FALSE;
}

从函数check_and_update_table_version中可以看出来，在prepare和execute之间这段时间内，如果table_ref_id（这里的table id其实就是binlog里面的table map event里面的table id，是可以变化的）如果发生了变化，那么需要reprepare。其中还有一点需要注意的是，在prepare之后，会释放对应的MDL锁，所以这个时候是可以进行DDL操作的。那么问题来了，什么情况下，这个table id会发生变化呢？

DDL(包括ALTER/RENAME/TRUNCATE等)
FLUSH TABLES显式地将表定义刷出缓存
TABLE_DEFINITION_CACHE太小，导致对应的表定义缓存被刷出

以上根据自己的经验不完全统计。。。

关于table id

用户查询一个表的数据时，首先会构造根据库名、表名等信息构造hash key，然后从table_def_cache这个hash map中找是否有对应表的缓存，如果存在的话，实例化TABLE_SHARE结构体为TABLE，跟用户交互。如果不存在的话，那么会获取库名、表名等信息存入TABLE_SHARE结构体，在这里生成table_id。
生成table_id的函数如下：

static Table_id last_table_id;
void assign_new_table_id(TABLE_SHARE *share)
{
  DBUG_ENTER("assign_new_table_id");
  /* Preconditions */
  DBUG_ASSERT(share != NULL);
  mysql_mutex_assert_owner(&LOCK_open);
  DBUG_EXECUTE_IF("dbug_table_map_id_500", last_table_id= 500;);
  DBUG_EXECUTE_IF("dbug_table_map_id_4B_UINT_MAX+501",
                  last_table_id= 501ULL + UINT_MAX;);
  DBUG_EXECUTE_IF("dbug_table_map_id_6B_UINT_MAX",
                  last_table_id= (~0ULL >> 16););
  share->table_map_id= last_table_id++;
  DBUG_PRINT("info", ("table_id=%llu", share->table_map_id.id()));
  DBUG_VOID_RETURN;
}

过程模拟

本模拟案例由重庆八怪提供，非常感谢

session 1	session2
prepare xxx

调试过程：

这里我们只需要将reprepare_attempt < MAX_REPREPARE_ATTEMPTS 改为不满足条件即可因此
修改reprepare_attempt变量为3则，reprepare_attempt < MAX_REPREPARE_ATTEMPTS 返回false
进入报错流程而不会重新加载table

总结：

这个问题的本质就是table share 在 prepare 和 execute 之间被重新加载了多次
伪代码逻辑如下:

prepare:reprepare_attempt=0 MAX_REPREPARE_ATTEMPTS=3 :
execute:
     如果table table被重置过了那么 reprepare_attempt +=1
     loop：
        重新准备 reprepare
        再次 execute
        如果table table被重置过了继续循环 reprepare_attempt +=1,如果reprepare_attempt>=MAX_REPREPARE_ATTEMPTS 这报错
        否则正常退出循环，正常执行
     end loop

实际会进行3次执行尝试，如果都失败就会报错。因此自己模拟的话还是比较难模拟的，除非直接gdb set 变量或者在线上高压力下才可能出现。

为解决上述的1615问题，可以通过以下办法：