mysql 参数调优（11）之innodb_buffer_pool_instances设置多个缓冲池实例

MySQL 5.5引入了缓冲实例作为减小内部锁争用来提高MySQL吞吐量的手段。在5.5版本这个对提升吞吐量帮助很小，然后在MySQL 5.6版本这个提升就非常大了，所以在MySQL5.5中你可能会保守地设置innodb_buffer_pool_instances=4，在MySQL 5.6和5.7中你可以设置为8-16个缓冲池实例。设置后观察会觉得性能提高不大，但在大多数高负载情况下，它应该会有不错的表现。对了，不要指望这个设置能减少你单个查询的响应时间。这个是在高并发负载的服务器上才看得出区别。比如多个线程同时做许多事情。

5.7、8.0 下INNODB_BUFFER_POOL_INSTANCES默认为1，若mysql存在高并发和高负载访问，设置为1则会造成大量线程对BUFFER_POOL的单实例互斥锁竞争，这样会消耗一定量的性能的。

pool_instances 可以设置为cpu核心数，它的作用是：

1）对于缓冲池在数千兆字节范围内的系统，通过减少争用不同线程对缓存页面进行读写的争用，将缓冲池划分为多个单独的实例可以提高并发性。可以类比为 java中的 ThreadLocal 线程本地变量 就是为每个线程维护一个buffer pool实例，这样就不用去争用同一个实例了。相当于减少高并发下mysql对INNODB_BUFFER缓冲池的争用。

2）使用散列函数将存储在缓冲池中或从缓冲池读取的每个页面随机分配给其中一个缓冲池实例。每个缓冲池管理自己的空闲列表， 刷新列表， LRU和连接到缓冲池的所有其他数据结构，并受其自己的缓冲池互斥量保护。

MySQL 里经常说到的 WAL技术，也就是先写日志，再写磁盘。

当内存数据页跟磁盘数据页内容不一致的时候，我们成这个内存页为“脏页”。内存数据写入磁盘后，内存和磁盘上的数据页内容就一致了，称为“干净页”。

MySQL 从 内存更新到磁盘的过程，称为刷脏页的过程（flush）。

InnoDB 刷脏页的时机：

往前推进之后，就要把两个点之间的日志对应的所有脏页都 flush 到磁盘上。

这种情况是 InnoDB 要尽量避免的。因为出现这种情况，整个系统都不能接受更新。更新数会跌为0。

那么为什么不能直接淘汰所有的内存，下次请求的时候，再从磁盘读入数据页，然后 拿 redo log 出来应用？这其实也是从性能的角度来考虑的，刷脏页一定写盘，就保证了每个数据页只有两种情况：

这种情况在日常应用中其实是常态。 在InnoDB 中，使用缓冲池 （buffer pool）管理内存，缓冲池中的内存页有三种状态：

刷脏页是常态，所以如果出现以下的情况，都会明明显影响性能：

首先，需要让 InnoDB 正确指导系统的 IO 能力，来控制刷脏页的快慢。

innodb_io_capacity 这个参数，它会告诉 InnoDB 你的磁盘能力，所以尽量设置成磁盘的 IOPS。可以使用 fio 工具来获取。

然后，如果你来设计策略控制刷脏页的速度，会参考哪些因素呢？

这个问题可以这么想，如果刷太慢，会出现什么情况？首先是内存脏页太多，其次是 redo log 写满。

所以，InnoDB 的刷盘速度就是要参考这两个因素：一个是脏页比例，一个是 redo log 写盘速度。

参数 innodb_max_dirty_pages_pct 是脏页比例上限，默认是 75%。InnoDB 会根据当前的脏页比例，计算出一个数字 F1。

InnoDB 写入日志都会有一个序号，当前写入序号跟 checkpoint 对应的序号之间的差值，假设为N。InnoDB 会根据N 计算出 F2.

根据 F1和F2 取其中较大的值为 R，之后引擎就可以按照 Innodb_io_capacity 定义的能力乘以 R% 来控制刷脏页的速度。

MySQL 中有一个机制，刷脏页的时候如果数据页旁边的数据页也是脏页，那么就会一起刷掉，而且这个逻辑是可以蔓延的，所以对于每个相邻的数据页，都会被一起刷。

在 InnoDB 中，innodb_flush_neighbors 参数就是用来控制这个行为的，值为 1 的时候会有上述的“连坐”机制，值为 0 时表示不找邻居，自己刷自己的。

在使用机械硬盘时，这个优化很有意义，可以减少很多随机 IO。如果使用的是 SSD 这种IOPS 比较高的设备，可以设置innodb_flush_neighbors 为0，只刷自己，这个时候 IOPS 往往就不是性能瓶颈了。只刷自己就可以提高刷脏页的速度，减少 SQL 语句的响应时间。

binlog 的写入机制比较简单：事务执行的过程中，先把日志写到 binlog cache，事务提交的时候，再把 binlog cache 写到binlog 文件中。

系统给 binlog cache 分配了一片内存，每个线程一个，参数 binglog_cache_size 用于控制单个线程内 binlog cache 的内存大小，超过就要暂存在磁盘。

事务提交的时候，执行器把 binlog cache 里完整事务写入到 binlog 中，并清空 binlog cache。

write 和 fsync 的时机，是由参数 sync_binlog 控制的：

因此，在出现 IO 瓶颈的场景里，将 sync_binlog 设置成一个比较大的值，可以提升性能。在实际的业务场景中，考虑到丢失日志量的可控性，一般不建议将这个参数设成 0，比较常见的是将其设置为 100~1000 中的某个数值。但是，将 sync_binlog 设置为 N，对应的风险是：如果主机发生异常重启，会丢失最近 N 个事务的 binlog 日志。

事务的执行过程中，生成的 redo log 是要先写到 redo log buffer 的。

redo log 三种状态：

日志写到 redo log buffer 是很快的，write 到 page cache 也差不多，但是持久化到磁盘的速度就慢多了。

InnoDB 提供了 innodb_flush_log_at_trx_commit 参数，取值如下：

InnoDB 有一个后台线程，每隔 1 秒，就会把 redo log buffer 中的日志，调用 write 写到文件系统的 page cache，然后调用 fsync 持久化到磁盘。

组提交 机制

日志逻辑序列号（log sequence number，LSN）是一个单调递增的值，对应 redo log 的一个个写入点。每次写入的长度为 lenght 的 redo log，LSN的值就会加上 length。

LSN 也会写到 InnoDB 的数据页中，来确保数据也不会被多次执行重复的 redo log。

在一组提交里面，组员越多，节约磁盘 IOPS 的效果越好。在并发更新的场景下，第一个事务写完 redo log buffer 以后，接下来这个 fsync 越晚调用，组员可能越多，节约 IOPS 的效果就越好。

WAL机制主要得益于两个方面：

如果你的 MySQL 现在出现了性能瓶颈，而且瓶颈在 IO 上，可以通过哪些方法来提升性能呢？

针对这个问题，可以考虑以下三种方法：

前言:

MYSQL 应该是最流行了 WEB 后端数据库。虽然 NOSQL 最近越来越多的被提到，但是相信大部分架构师还是会选择 MYSQL 来做数据存储。本文作者总结梳理MySQL性能调优的15个重要变量，又不足需要补充的还望大佬指出。

1.DEFAULT_STORAGE_ENGINE

如果你已经在用MySQL 5.6或者5.7，并且你的数据表都是InnoDB，那么表示你已经设置好了。如果没有，确保把你的表转换为InnoDB并且设置default_storage_engine为InnoDB。

为什么？简而言之，因为InnoDB是MySQL(包括Percona Server和MariaDB)最好的存储引擎 – 它支持事务，高并发，有着非常好的性能表现(当配置正确时)。这里有详细的版本介绍为什么

2.INNODB_BUFFER_POOL_SIZE

这个是InnoDB最重要变量。实际上，如果你的主要存储引擎是InnoDB，那么对于你，这个变量对于MySQL是最重要的。

基本上，innodb_buffer_pool_size指定了MySQL应该分配给InnoDB缓冲池多少内存，InnoDB缓冲池用来存储缓存的数据，二级索引，脏数据(已经被更改但没有刷新到硬盘的数据)以及各种内部结构如自适应哈希索引。

根据经验，在一个独立的MySQL服务器应该分配给MySQL整个机器总内存的80%。如果你的MySQL运行在一个共享服务器，或者你想知道InnoDB缓冲池大小是否正确设置，详细请看这里。

3.INNODB_LOG_FILE_SIZE

InnoDB重做日志文件的设置在MySQL社区也叫做事务日志。直到MySQL 5.6.8事务日志默认值innodb_log_file_size=5M是唯一最大的InnoDB性能杀手。从MySQL 5.6.8开始，默认值提升到48M,但对于许多稍繁忙的系统，还远远要低。

根据经验，你应该设置的日志大小能在你服务器繁忙时能存储1-2小时的写入量。如果不想这么麻烦，那么设置1-2G的大小会让你的性能有一个不错的表现。这个变量也相当重要，更详细的介绍请看这里。

当然，如果你有大量的大事务更改，那么，更改比默认innodb日志缓冲大小更大的值会对你的性能有一定的提高，但是你使用的是autocommit，或者你的事务更改小于几k，那还是保持默认的值吧。

4.INNODB_FLUSH_LOG_AT_TRX_COMMIT

默认下，innodb_flush_log_at_trx_commit设置为1表示InnoDB在每次事务提交后立即刷新同步数据到硬盘。如果你使用autocommit，那么你的每一个INSERT, UPDATE或DELETE语句都是一个事务提交。

同步是一个昂贵的 *** 作(特别是当你没有写回缓存时)，因为它涉及对硬盘的实际同步物理写入。所以如果可能，并不建议使用默认值。

两个可选的值是0和2:

* 0表示刷新到硬盘，但不同步(提交事务时没有实际的IO *** 作)

* 2表示不刷新和不同步(也没有实际的IO *** 作)

所以你如果设置它为0或2，则同步 *** 作每秒执行一次。所以明显的缺点是你可能会丢失上一秒的提交数据。具体来说，你的事务已经提交了，但服务器马上断电了，那么你的提交相当于没有发生过。

显示的，对于金融机构，如银行，这是无法忍受的。不过对于大多数网站，可以设置为innodb_flush_log_at_trx_commit=0|2，即使服务器最终崩溃也没有什么大问题。毕竟，仅仅在几年前有许多网站还是用MyISAM，当崩溃时会丢失30s的数据(更不要提那令人抓狂的慢修复进程)。

那么，0和2之间的实际区别是什么？性能明显的差异是可以忽略不计，因为刷新到 *** 作系统缓存的 *** 作是非常快的。所以很明显应该设置为0，万一MySQL崩溃(不是整个机器)，你不会丢失任何数据，因为数据已经在OS缓存，最终还是会同步到硬盘的。

5.SYNC_BINLOG

已经有大量的文档写到sync_binlog，以及它和innodb_flush_log_at_trx_commit的关系，下面我们来简单的介绍下：

a) 如果你的服务器没有设置从服务器，而且你不做备份，那么设置sync_binlog=0将对性能有好处。

b) 如果你有从服务器并且做备份，但你不介意当主服务器崩溃时在二进制日志丢失一些事件，那么为了更好的性能还是设置为sync_binlog=0.

c) 如果你有从服务器并且备份，你非常在意从服务器的一致性，以及能及时恢复到一个时间点(通过使用最新的一致性备份和二进制日志将数据库恢复到特定时间点的能力)，那么你应该设置innodb_flush_log_at_trx_commit=1，并且需要认真考虑使用sync_binlog=1。

问题是sync_binlog=1代价比较高 – 现在每个事务也要同步一次到硬盘。你可能会想为什么不把两次同步合并成一次，想法正确 – 新版本的MySQL(5.6和5.7，MariaDB和Percona Server)已经能合并提交，那么在这种情况下sync_binlog=1的 *** 作也不是这么昂贵了，但在旧的mysql版本中仍然会对性能有很大影响。

6.INNODB_FLUSH_METHOD

将innodb_flush_method设置为O_DIRECT以避免双重缓冲.唯一一种情况你不应该使用O_DIRECT是当你 *** 作系统不支持时。但如果你运行的是Linux，使用O_DIRECT来激活直接IO。

不用直接IO，双重缓冲将会发生，因为所有的数据库更改首先会写入到OS缓存然后才同步到硬盘 – 所以InnoDB缓冲池和OS缓存会同时持有一份相同的数据。特别是如果你的缓冲池限制为总内存的50%，那意味着在写密集的环境中你可能会浪费高达50%的内存。如果没有限制为50%，服务器可能由于OS缓存的高压力会使用到swap。

简单地说，设置为innodb_flush_method=O_DIRECT。

7.INNODB_BUFFER_POOL_INSTANCES

MySQL 5.5引入了缓冲实例作为减小内部锁争用来提高MySQL吞吐量的手段。

在5.5版本这个对提升吞吐量帮助很小，然后在MySQL 5.6版本这个提升就非常大了，所以在MySQL5.5中你可能会保守地设置innodb_buffer_pool_instances=4，在MySQL 5.6和5.7中你可以设置为8-16个缓冲池实例。

你设置后观察会觉得性能提高不大，但在大多数高负载情况下，它应该会有不错的表现。

对了，不要指望这个设置能减少你单个查询的响应时间。这个是在高并发负载的服务器上才看得出区别。比如多个线程同时做许多事情。

8.INNODB_THREAD_CONCURRENCY

InnoDB有一种方法来控制并行执行的线程数 – 我们称为并发控制机制。大部分是由innodb_thread_concurrency值来控制的。如果设置为0，并发控制就关闭了，因此InnoDB会立即处理所有进来的请求(尽可能多的)。

在你有32CPU核心且只有4个请求时会没什么问题。不过想像下你只有4CPU核心和32个请求时 – 如果你让32个请求同时处理，你这个自找麻烦。因为这些32个请求只有4 CPU核心，显然地会比平常慢至少8倍(实际上是大于8倍)，而然这些请求每个都有自己的外部和内部锁，这有很大可能堆积请求。

下面介绍如何更改这个变量，在mysql命令行提示符执行：

对于大多数工作负载和服务器，设置为8是一个好开端，然后你可以根据服务器达到了这个限制而资源使用率利用不足时逐渐增加。可以通过show engine innodb status\G来查看目前查询处理情况，查找类似如下行：

9.SKIP_NAME_RESOLVE

这一项不得不提及，因为仍然有很多人没有添加这一项。你应该添加skip_name_resolve来避免连接时DNS解析。

大多数情况下你更改这个会没有什么感觉，因为大多数情况下DNS服务器解析会非常快。不过当DNS服务器失败时，它会出现在你服务器上出现“unauthenticated connections” ，而就是为什么所有的请求都突然开始慢下来了。

所以不要等到这种事情发生才更改。现在添加这个变量并且避免基于主机名的授权。

10.INNODB_IO_CAPACITY, INNODB_IO_CAPACITY_MAX

* innodb_io_capacity：用来当刷新脏数据时，控制MySQL每秒执行的写IO量。

* innodb_io_capacity_max: 在压力下，控制当刷新脏数据时MySQL每秒执行的写IO量

首先，这与读取无关 – SELECT查询执行的 *** 作。对于读 *** 作，MySQL会尽最大可能处理并返回结果。至于写 *** 作，MySQL在后台会循环刷新，在每一个循环会检查有多少数据需要刷新，并且不会用超过innodb_io_capacity指定的数来做刷新 *** 作。这也包括更改缓冲区合并（在它们刷新到磁盘之前，更改缓冲区是辅助脏页存储的关键）。

第二，我需要解释一下什么叫“在压力下”，MySQL中称为”紧急情况”，是当MySQL在后台刷新时，它需要刷新一些数据为了让新的写 *** 作进来。然后，MySQL会用到innodb_io_capacity_max。

那么，应该设置innodb_io_capacity和innodb_io_capacity_max为什么呢？

最好的方法是测量你的存储设置的随机写吞吐量，然后给innodb_io_capacity_max设置为你的设备能达到的最大IOPS。innodb_io_capacity就设置为它的50-75%，特别是你的系统主要是写 *** 作时。

通常你可以预测你的系统的IOPS是多少。例如由8 15k硬盘组成的RAID10能做大约每秒1000随机写 *** 作，所以你可以设置innodb_io_capacity=600和innodb_io_capacity_max=1000。许多廉价企业SSD可以做4,000-10,000 IOPS等。

这个值设置得不完美问题不大。但是，要注意默认的200和400会限制你的写吞吐量，因此你可能偶尔会捕捉到刷新进程。如果出现这种情况，可能是已经达到你硬盘的写IO吞吐量，或者这个值设置得太小限制了吞吐量。

11.INNODB_STATS_ON_METADATA

如果你跑的是MySQL 5.6或5.7，你不需要更改innodb_stats_on_metadata的默认值，因为它已经设置正确了。

不过在MySQL 5.5或5.1，强烈建议关闭这个变量 – 如果是开启，像命令show table status会立即查询INFORMATION_SCHEMA而不是等几秒再执行，这会使用到额外的IO *** 作。

从5.1.32版本开始，这个是动态变量，意味着你不需要重启MySQL服务器来关闭它。

12.INNODB_BUFFER_POOL_DUMP_AT_SHUTDOWN &INNODB_BUFFER_POOL_LOAD_AT_STARTUP

innodb_buffer_pool_dump_at_shutdown和innodb_buffer_pool_load_at_startup这两个变量与性能无关，不过如果你偶尔重启mysql服务器(如生效配置)，那么就有关。当两个都激活时，MySQL缓冲池的内容(更具体地说，是缓存页)在停止MySQL时存储到一个文件。当你下次启动MySQL时，它会在后台启动一个线程来加载缓冲池的内容以提高预热速度到3-5倍。

两件事：

第一，它实际上没有在关闭时复制缓冲池内容到文件，仅仅是复制表空间ID和页面ID – 足够的信息来定位硬盘上的页面了。然后它就能以大量的顺序读非常快速的加载那些页面，而不是需要成千上万的小随机读。

第二，启动时是在后台加载内容，因为MySQL不需要等到缓冲池内容加载完成再开始接受请求(所以看起来不会有什么影响)。

从MySQL 5.7.7开始，默认只有25%的缓冲池页面在mysql关闭时存储到文件，但是你可以控制这个值 – 使用innodb_buffer_pool_dump_pct，建议75-100。

这个特性从MySQL 5.6才开始支持。

13.INNODB_ADAPTIVE_HASH_INDEX_PARTS

如果你运行着一个大量SELECT查询的MySQL服务器(并且已经尽可能优化)，那么自适应哈希索引将下你的下一个瓶颈。自适应哈希索引是InnoDB内部维护的动态索引，可以提高最常用的查询模式的性能。这个特性可以重启服务器关闭，不过默认下在mysql的所有版本开启。

这个技术非常复杂，在大多数情况下它会对大多数类型的查询直到加速的作用。不过，当你有太多的查询往数据库，在某一个点上它会花过多的时间等待AHI锁和闩锁。

如果你的是MySQL 5.7，没有这个问题 – innodb_adaptive_hash_index_parts默认设置为8，所以自适应哈希索引被切割为8个分区，因为不存在全局互斥。

不过在mysql 5.7前的版本，没有AHI分区数量的控制。换句话说，有一个全局互斥锁来保护AHI，可能导致你的select查询经常撞墙。

所以如果你运行的是5.1或5.6，并且有大量的select查询，最简单的方案就是切换成同一版本的Percona Server来激活AHI分区。

14.QUERY_CACHE_TYPE

如果人认为查询缓存效果很好，肯定应该使用它。好吧，有时候是有用的。不过这个只在你在低负载时有用，特别是在低负载下大多数是读取，小量写或者没有。

如果是那样的情况，设置query_cache_type=ON和query_cache_size=256M就好了。不过记住不能把256M设置更高的值了，否则会由于查询缓存失效时，导致引起严重的服务器停顿。

如果你的MySQL服务器高负载动作，建议设置query_cache_size=0和query_cache_type=OFF，并重启服务器生效。那样Mysql就会停止在所有的查询使用查询缓存互斥锁。

15.TABLE_OPEN_CACHE_INSTANCES

从MySQL 5.6.6开始，表缓存能分割到多个分区。

表缓存用来存放目前已打开表的列表，当每一个表打开或关闭互斥体就被锁定 – 即使这是一个隐式临时表。使用多个分区绝对减少了潜在的争用。

从MySQL 5.7.8开始，table_open_cache_instances=16是默认的配置。

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