MySQL45讲之IO性能提升

2021/10/5 19:11:30

本文主要是介绍MySQL45讲之IO性能提升,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

前言

本文介绍 MySQL 的 binlog 和 redo log 写入机制和刷盘策略,以及如何提升 MySQL 的 IO 性能。

binlog 的写入机制

binlog 的写入流程是:

先将日志写入到 binlog cache 中,然后再 write page cache 到磁盘(文件系统向内核申请的一块内存空间,当 MySQL 进程重启时,不影响这块空间),最后 fsync 到磁盘。

每个事务对应的 binlog 是不能拆开的,所以必须一次性保存。每个线程有自己的 binlog cache,通过 binlog_cache_size 参数设置,但是多个线程共享同一个 binlog 文件。如果 binlog cache 存不下,就会存到磁盘中。

binlog 的刷盘策略,即 write 和 fsync 的时机,是由参数 sync_binlog 控制的:

  1. sync_binlog=0的时候,表示每次提交事务都只write,不fsync;

  2. sync_binlog=1的时候,表示每次提交事务都会执行fsync;

  3. sync_binlog=N(N>1)的时候,表示每次提交事务都write,但累积N个事务后才fsync。

一般不会将 sync_binlog 设置为 0,那样可能会丢失大量的日志。为了提高 IO 性能,可能会将 sync_binlog 设置为 100 ~ 1000 的值,这样只会丢失最近的 N 条日志。

redo log 的写入机制

redo log 的写入流程:

先将日志记录在 redo log buffer 中,然后再 write page cache,最后 fsync 到磁盘。并且,有一个后台线程,每隔一段时间就会将 redo log buffer 同步到磁盘。(可能事务未提交,但也同步到磁盘的情况)

redo log 的刷盘策略,由 InnoDB 提供了 innodb_flush_log_at_trx_commit 参数控制,它有三种可能取值:

  1. 设置为0的时候,表示每次事务提交时都只是把redo log留在redo log buffer中;

  2. 设置为1的时候,表示每次事务提交时都将redo log直接持久化到磁盘;

  3. 设置为2的时候,表示每次事务提交时都只是把redo log写到page cache。

注意,如果把 innodb_flush_log_at_trx_commit 设置为 1,那么 redo log 在两阶段提交的第一个 prepare 阶段就会刷盘,第二个 commit 阶段只会 write page cache。

双“1”配置

MySQL 的双“1”配置指的就是 innodb_flush_log_at_trx_commit=1 和 sync_binlog=1 。即一次事务提交,需要等待两次 fsync。

组提交(group commit)

这时候,你可能有一个疑问,这意味着我从MySQL看到的TPS是每秒两万的话,每秒就会写四万次磁盘。但是,我用工具测试出来,磁盘能力也就两万左右,怎么能实现两万的TPS?

解释这个问题,就要用到组提交 group commit 机制了。

这里,我需要先和你介绍日志逻辑序列号 LSN(log sequence number)的概念。LSN是单调递增的,用来对应redo log的一个个写入点。每次写入长度为length的redo log, LSN的值就会加上length。

组提交举例:

对于多个并发事务,他们都写完了 redo log buffer,准备持久化到磁盘,那么会从这些事务中选择一个 leader,然后取他们中最大的 LSN,让这个 leader 带着最大的 LSN 取写盘,这样小于 LSN 的日志就都写到了磁盘,也就完成了一个组提交,其他事务直接返回即可。

所以,一次组提交中事务越多,可以节省的 IOPS 也就越多。

MySQL 在进行两阶段提交时,redo log 和 binlog 都是可以使用组提交的。此外,为了提高 binlog 使用组提交的效果,可以设置 binlog_group_commit_sync_delaybinlog_group_commit_sync_no_delay_count 来实现:

  1. binlog_group_commit_sync_delay参数,表示延迟多少微秒后才调用fsync;

  2. binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数,表示累积多少次以后才调用fsync。

注意,如果 sync_binlog 设置为 0,那么 binlog_group_commit_sync_delay 会进行延迟,但不会 fsync。

MySQL的IO性能优化

综合所述,可以通过以下方法进行优化:

  1. 将 sync_binlog 设置为大于 1 的(一般为 100 ~ 1000),这样可能会丢失最近的 N 条日志

  2. 将 innodb_flush_log_at_trx_commit 设置为 2,主机断电会导致丢失数据

  3. 设置 binlog_group_commit_sync_delay 和 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数,提升组优化效果,减少写盘次数,但是会增加事务响应时间,也可能有丢失日志的风险

参考

  • [1] MySQL是怎么保证数据不丢的


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