如何处理mysql数据库并发更新问题

现象

Sysbench对MySQL进行压测, 并发数过大(>5k)时, Sysbench建立连接的步骤会超时.

猜想

猜想: 直觉上这很简单, Sysbench每建立一个连接, 都要消耗一个线程, 资源消耗过大导致超时.

验证: 修改Sysbench源码, 调大超时时间, 仍然会发生超时.

检查环境

猜想失败, 回到常规的环境检查:

MySQL error log 未见异常.

syslog 未见异常.

tcpdump 观察网络包未见异常, 连接能完成正常的三次握手只观察到在出问题的连接中, 有一部分的TCP握手的第一个SYN包发生了重传, 另一部分没有发生重传.

自己写一个简单的并发发生器, 替换sysbench, 可重现场景. 排除sysbench的影响

猜想2

怀疑 MySQL 在应用层因为某种原因, 没有发送握手包, 比如卡在某一个流程上:

检查MySQL堆栈未见异常, 仿佛MySQL在应用层没有看到新连接进入.

通过strace检查MySQL, 发现 accept() 调用确实没有感知到新连接.

怀疑是OS的原因, Google之, 得到参考文档: A TCP “stuck” connection mystery【http://www.evanjones.ca/tcp-stuck-connection-mystery.html】

分析

参考文档中的现象跟目前的状况很类似, 简述如下:

正常的TCP连接流程:

Client 向 Server 发起连接请求, 发送SYN.

Server 预留连接资源, 向 Client 回复SYN-ACK.

Client 向 Server 回复ACK.

Server 收到 ACK, 连接建立.

在业务层上, Client和Server间进行通讯.

当发生类似SYN-flood的现象时, TCP连接的流程会使用SYN-cookie, 变为:

Client 向 Server 发起连接请求, 发送SYN.

Server 不预留连接资源, 向 Client 回复SYN-ACK, 包中附带有签名A.

Client 向 Server 回复ACK, 附带 f(签名A) (对签名进行运算的结果).

Server 验证签名, 分配连接资源, 连接建立.

在业务层上, Client和Server间进行通讯.

当启用SYN-cookie时, 第3步的ACK包因为 某种原因 丢失, 那么:

从Client的视角, 连接已经建立.

从Server的视角, 连接并不存在, 既没有建立, 也没有”即将建立” (若不启用SYN-cookie, Server会知道某个连接”即将建立”)

发生这种情况时:

若业务层的第一个包应是从 Client 发往 Server, 则会进行重发或抛出连接错误

若业务层的第一个包应是从 Server 发往 Client的, Server不会发出第一个包. MySQL的故障就属于这种情况.

TCP握手的第三步ACK包为什么丢失

参考文档中, 对于TCP握手的第三步ACK包的丢失原因, 描述为:

Some of these packets get lost because some buffer somewhere overflows.

我们可以通过Systemtap进一步探究原因. 通过一个简单的脚本:

probe kernel.function("cookie_v4_check").return

{

source_port = @cast($skb->head + $skb->transport_header, "struct tcphdr")->source

printf("source=%d, return=%d\n",readable_port(source_port), $return)

}

function readable_port(port) {

return (port &((1<<9)-1)) <<8 | (port >>8)

}

观察结果, 可以确认cookie_v4_check (syn cookie机制进行包签名检查的函数)会返回 NULL(0). 即验证是由于syn cookie验证不通过, 导致TCP握手的第三步ACK包不被接受.

之后就是对其中不同条件进行观察, 看看是哪个条件不通过. 最终原因是accept队列满(sk_acceptq_is_full):

static inline bool sk_acceptq_is_full(const struct sock  *sk){   return sk->sk_ack_backlog >sk-   >sk_max_ack_backlog}

恢复故障与日志的正关联

在故障处理的一开始, 我们就检查了syslog, 结论是未见异常.

当整个故障分析完成, 得知了故障与syn cookie有关, 回头看syslog, 里面是有相关的信息, 只是和故障发生的时间不匹配, 没有正关联, 因此被忽略.

检查Linux源码:

if (!queue->synflood_warned &&

sysctl_tcp_syncookies != 2 &&

xchg(&queue->synflood_warned, 1) == 0)

pr_info("%s: Possible SYN flooding on port %d. %s.

Check SNMP counters.\n",

proto, ntohs(tcp_hdr(skb)->dest), msg)

可以看到日志受到了抑制, 因此日志与故障的正关联被破坏.

粗看源码, 每个listen socket只会发送一次告警日志, 要获得日志与故障的正关联, 必须每次测试重启MySQL.

解决方案

这种故障一旦形成, 难以检测系统日志中只会出现一次, 在下次重启MySQL之前就不会再出现了Client如果没有合适的超时机制, 万劫不复.

解决方案:

1. 修改MySQL的协议, 让Client先发握手包. 显然不现实.

2. 关闭syn_cookie. 有安全的人又要跳出来了.

3. 或者调高syn_cookie的触发条件 (syn backlog长度). 降低系统对syn flood的敏感度, 使之可以容忍业务的syn波动.

有多个系统参数混合影响syn backlog长度, 参看【http://blog.dubbelboer.com/2012/04/09/syn-cookies.html】

下图为精华总结

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一种：使用行锁，SELECT `id` FROM `urls` ORDER BY `c_time` LIMIT 1 FOR UPDATE

坏处：进程阻塞

另外一种，使用更新队列（添加一张记录更新的时间队列表，执行更新前，去队列里查询最新的更新时间，所有针对这个id的访问都先把时间插入到时间队列表），队列可使用库，也可以使用缓存（redis等）

在MySQL 8.0 之前， 我们假设一下有一条烂SQL，

mysqlselect * from t1 order by rand()

以多个线程在跑，导致CPU被跑满了，其他的请求只能被阻塞进不来。那这种情况怎么办？

大概有以下几种解决办法：

设置max_execution_time 来阻止太长的读SQL。那可能存在的问题是会把所有长SQL都给KILL 掉。有些必须要执行很长时间的也会被误杀。

自己写个脚本检测这类语句，比如order by rand()， 超过一定时间用Kill query thread_id 给杀掉。

那能不能不要杀掉而让他正常运行，但是又不影响其他的请求呢？

那mysql 8.0 引入的资源组（resource group，后面简写微RG）可以基本上解决这类问题。

比如我可以用 RG 来在SQL层面给他限制在特定的一个CPU核上，这样我就不管他，让他继续运行，如果有新的此类语句，让他排队好了。

为什么说基本呢？目前只能绑定CPU资源，其他的暂时不行。

那我来演示下如何使用RG。

创建一个资源组user_ytt. 这里解释下各个参数的含义，

type = user 表示这是一个用户态线程，也就是前台的请求线程。如果type=system，表示后台线程，用来限制mysql自己的线程，比如Innodb purge thread,innodb read thread等等。

vcpu 代表cpu的逻辑核数，这里0-1代表前两个核被绑定到这个RG。可以用lscpu，top等列出自己的CPU相关信息。

thread_priority 设置优先级。user 级优先级设置大于0。

mysqlmysql>create resource group user_ytt type = user  vcpu = 0-1 thread_priority=19 enableQuery OK, 0 rows affected (0.03 sec)

RG相关信息可以从 information_schema.resource_groups 系统表里检索。

mysqlmysql>select * from information_schema.resource_groups+---------------------+---------------------+------------------------+----------+-----------------+| RESOURCE_GROUP_NAME | RESOURCE_GROUP_TYPE | RESOURCE_GROUP_ENABLED | VCPU_IDS | THREAD_PRIORITY |+---------------------+---------------------+------------------------+----------+-----------------+| USR_default         | USER                |                      1 | 0-3      |               0 || SYS_default         | SYSTEM              |                      1 | 0-3      |               0 || user_ytt            | USER                |                      1 | 0-1      |              19 |+---------------------+---------------------+------------------------+----------+-----------------+3 rows in set (0.00 sec)

我们来给语句select guid from t1 group by left(guid,8) order by rand() 赋予RG user_ytt。

mysql>show processlist+-----+-----------------+-----------+------+---------+-------+------------------------+-----------------------------------------------------------+| Id  | User            | Host      | db   | Command | Time  | State                  | Info                                                      |+-----+-----------------+-----------+------+---------+-------+------------------------+-----------------------------------------------------------+|   4 | event_scheduler | localhost | NULL | Daemon  | 10179 | Waiting on empty queue | NULL                                                      || 240 | root            | localhost | ytt  | Query   |   101 | Creating sort index    | select guid from t1 group by left(guid,8) order by rand() || 245 | root            | localhost | ytt  | Query   |     0 | starting               | show processlist                                          |+-----+-----------------+-----------+------+---------+-------+------------------------+-----------------------------------------------------------+3 rows in set (0.00 sec)

找到连接240对应的thread_id。

mysqlmysql>select thread_id from performance_schema.threads where processlist_id = 240+-----------+| thread_id |+-----------+|       278 |+-----------+1 row in set (0.00 sec)

给这个线程278赋予RG user_ytt。没报错就算成功了。

mysqlmysql>set resource group user_ytt for 278Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

当然这个是在运维层面来做的，我们也可以在开发层面结合 MYSQL HINT 来单独给这个语句赋予RG。比如：

mysqlmysql>select /*+ resource_group(user_ytt) */guid from t1 group by left(guid,8) order by rand()....8388602 rows in set (4 min 46.09 sec)

RG的限制：

Linux 平台上需要开启 CAPSYSNICE 特性。比如我机器上用systemd 给mysql 服务加上

systemctl edit mysql@80 [Service]AmbientCapabilities=CAP_SYS_NICE

mysql 线程池开启后RG失效。

freebsd,solaris 平台thread_priority 失效。

目前只能绑定CPU，不能绑定其他资源。

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