一起聊聊MySQL數(shù)據(jù)查詢太多會(huì)OOM嗎

本篇文章給大家?guī)?lái)了如果MySQL數(shù)據(jù)查詢太多會(huì)不會(huì)OOM的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助。

主機(jī)內(nèi)存只有100G，現(xiàn)在要全表掃描一個(gè)200G大表，會(huì)不會(huì)把DB主機(jī)的內(nèi)存用光？

邏輯備份時(shí)，可不就是做整庫(kù)掃描嗎？若這樣就會(huì)把內(nèi)存吃光，邏輯備份不是早就掛了？

所以大表全表掃描，看起來(lái)應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題。這是為啥呢？

全表掃描對(duì)server層的影響

假設(shè)，我們現(xiàn)在要對(duì)一個(gè)200G的InnoDB表db1. t，執(zhí)行一個(gè)全表掃描。當(dāng)然，你要把掃描結(jié)果保存在客戶端，會(huì)使用類似這樣的命令：

mysql -h$host -P$port -u$user -p$pwd -e   "select * from db1.t" > $target_file

InnoDB數(shù)據(jù)保存在主鍵索引上，所以全表掃描實(shí)際上是直接掃描表t的主鍵索引。這條查詢語(yǔ)句由于沒(méi)有其他判斷條件，所以查到的每一行都可以直接放到結(jié)果集，然后返回給客戶端。

那么，這個(gè)“結(jié)果集”存在哪里呢？

服務(wù)端無(wú)需保存一個(gè)完整結(jié)果集。取數(shù)據(jù)和發(fā)數(shù)據(jù)的流程是這樣的：

獲取一行，寫到**「net_buffer」。這塊內(nèi)存的大小是由參數(shù)「net_buffer_length」**定義，默認(rèn)16k

重復(fù)獲取行，直到**「net_buffer」**寫滿，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)出去

若發(fā)送成功，就清空**「net_buffer」，然后繼續(xù)取下一行，并寫入「net_buffer」**

若發(fā)送函數(shù)返回**「EAGAIN」或「WSAEWOULDBLOCK」**，就表示本地網(wǎng)絡(luò)棧（socket send buffer）寫滿了，進(jìn)入等待。直到網(wǎng)絡(luò)棧重新可寫，再繼續(xù)發(fā)送

查詢結(jié)果發(fā)送流程

可見(jiàn)：

• 一個(gè)查詢?cè)诎l(fā)送過(guò)程中，占用的MySQL內(nèi)部的內(nèi)存最大就是**「net_buffer_length」**這么大，不會(huì)達(dá)到200G

• socket send buffer 也不可能達(dá)到200G（默認(rèn)定義/proc/sys/net/core/wmem_default），若socket send buffer被寫滿，就會(huì)暫停讀數(shù)據(jù)的流程

所以MySQL其實(shí)是“邊讀邊發(fā)”。這意味著，若客戶端接收得慢，會(huì)導(dǎo)致MySQL服務(wù)端由于結(jié)果發(fā)不出去，這個(gè)事務(wù)的執(zhí)行時(shí)間變長(zhǎng)。

比如下面這個(gè)狀態(tài)，就是當(dāng)客戶端不讀**「socket receive buffer」**內(nèi)容時(shí)，在服務(wù)端show processlist看到的結(jié)果。

服務(wù)端發(fā)送阻塞

若看到State一直是“Sending to client”，說(shuō)明服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)棧寫滿了。

若客戶端使用–quick參數(shù)，會(huì)使用mysql_use_result方法：讀一行處理一行。假設(shè)某業(yè)務(wù)的邏輯較復(fù)雜，每讀一行數(shù)據(jù)以后要處理的邏輯若很慢，就會(huì)導(dǎo)致客戶端要過(guò)很久才取下一行數(shù)據(jù)，可能就會(huì)出現(xiàn)上圖結(jié)果。

因此，對(duì)于正常的線上業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，若一個(gè)查詢的返回結(jié)果不多，推薦使用**「mysql_store_result」**接口，直接把查詢結(jié)果保存到本地內(nèi)存。

當(dāng)然前提是查詢返回結(jié)果不多。如果太多，因?yàn)閳?zhí)行了一個(gè)大查詢導(dǎo)致客戶端占用內(nèi)存近20G，這種情況下就需要改用**「mysql_use_result」**接口。

若你在自己負(fù)責(zé)維護(hù)的MySQL里看到很多個(gè)線程都處于“Sending to client”，表明你要讓業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)同學(xué)優(yōu)化查詢結(jié)果，并評(píng)估這么多的返回結(jié)果是否合理。

若要快速減少處于這個(gè)狀態(tài)的線程的話，可以將**「net_buffer_length」**設(shè)置更大。

有時(shí)，實(shí)例上看到很多查詢語(yǔ)句狀態(tài)是“Sending data”，但查看網(wǎng)絡(luò)也沒(méi)什么問(wèn)題，為什么Sending data要這么久？

一個(gè)查詢語(yǔ)句的狀態(tài)變化是這樣的：

• MySQL查詢語(yǔ)句進(jìn)入執(zhí)行階段后，先把狀態(tài)設(shè)置成 「Sending data」

• 然后，發(fā)送執(zhí)行結(jié)果的列相關(guān)的信息（meta data) 給客戶端

• 再繼續(xù)執(zhí)行語(yǔ)句的流程

• 執(zhí)行完成后，把狀態(tài)設(shè)置成空字符串。

即“Sending data”并不一定是指“正在發(fā)送數(shù)據(jù)”，而可能是處于執(zhí)行器過(guò)程中的任意階段。比如，你可以構(gòu)造一個(gè)鎖等待場(chǎng)景，就能看到Sending data狀態(tài)。

讀全表被鎖：

Sending data狀態(tài)

可見(jiàn)session2是在等鎖，狀態(tài)顯示為Sending data。

• 僅當(dāng)一個(gè)線程處于“等待客戶端接收結(jié)果”的狀態(tài)，才會(huì)顯示"Sending to client"

• 若顯示成“Sending data”，它的意思只是“正在執(zhí)行”

所以，查詢的結(jié)果是分段發(fā)給客戶端，因此掃描全表，查詢返回大量數(shù)據(jù)，并不會(huì)把內(nèi)存打爆。

以上是server層的處理邏輯，在InnoDB引擎里又是怎么處理？

全表掃描對(duì)InnoDB的影響

InnoDB內(nèi)存的一個(gè)作用，是保存更新的結(jié)果，再配合redo log，避免隨機(jī)寫盤。

內(nèi)存的數(shù)據(jù)頁(yè)是在Buffer Pool (簡(jiǎn)稱為BP)管理，在WAL里BP起加速更新的作用。

BP還能加速查詢。

由于WAL，當(dāng)事務(wù)提交時(shí)，磁盤上的數(shù)據(jù)頁(yè)是舊的，若這時(shí)馬上有個(gè)查詢來(lái)讀該數(shù)據(jù)頁(yè)，是不是要馬上把redo log應(yīng)用到數(shù)據(jù)頁(yè)？

不需要。因?yàn)榇藭r(shí)，內(nèi)存數(shù)據(jù)頁(yè)的結(jié)果是最新的，直接讀內(nèi)存頁(yè)即可。這時(shí)查詢無(wú)需讀磁盤，直接從內(nèi)存取結(jié)果，速度很快。所以，Buffer Pool能加速查詢。

而B(niǎo)P對(duì)查詢的加速效果，依賴于一個(gè)重要的指標(biāo)，即：內(nèi)存命中率。

可以在show engine innodb status結(jié)果中，查看一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前的BP命中率。一般情況下，一個(gè)穩(wěn)定服務(wù)的線上系統(tǒng)，要保證響應(yīng)時(shí)間符合要求的話，內(nèi)存命中率要在99%以上。

執(zhí)行show engine innodb status ，可以看到“Buffer pool hit rate”字樣，顯示的就是當(dāng)前的命中率。比如下圖命中率，就是100%。

若所有查詢需要的數(shù)據(jù)頁(yè)都能夠直接從內(nèi)存得到，那是最好的，對(duì)應(yīng)命中率100%。

InnoDB Buffer Pool的大小是由參數(shù) **「innodb_buffer_pool_size」**確定，一般建議設(shè)置成可用物理內(nèi)存的60%~80%。

在大約十年前，單機(jī)的數(shù)據(jù)量是上百個(gè)G，而物理內(nèi)存是幾個(gè)G；現(xiàn)在雖然很多服務(wù)器都能有128G甚至更高的內(nèi)存，但是單機(jī)的數(shù)據(jù)量卻達(dá)到了T級(jí)別。

所以，**「innodb_buffer_pool_size」**小于磁盤數(shù)據(jù)量很常見(jiàn)。若一個(gè) Buffer Pool滿了，而又要從磁盤讀入一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)，那肯定是要淘汰一個(gè)舊數(shù)據(jù)頁(yè)的。

InnoDB內(nèi)存管理

使用的最近最少使用 (Least Recently Used, LRU)算法，淘汰最久未使用數(shù)據(jù)。

基本LRU算法

InnoDB管理BP的LRU算法，是用鏈表實(shí)現(xiàn)的：

• state1，鏈表頭部是P1，表示P1是最近剛被訪問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)頁(yè)

• 此時(shí)，一個(gè)讀請(qǐng)求訪問(wèn)P3，因此變成狀態(tài)2，P3被移到最前

• 狀態(tài)3表示，這次訪問(wèn)的數(shù)據(jù)頁(yè)不存在于鏈表，所以需要在BP中新申請(qǐng)一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)P(yáng)x，加到鏈表頭。但由于內(nèi)存已滿，不能申請(qǐng)新內(nèi)存。于是清空鏈表末尾Pm數(shù)據(jù)頁(yè)內(nèi)存，存入Px的內(nèi)容，放到鏈表頭部

最終就是最久沒(méi)有被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)頁(yè)P(yáng)m被淘汰。

若此時(shí)要做一個(gè)全表掃描，會(huì)咋樣？若要掃描一個(gè)200G的表，而這個(gè)表是一個(gè)歷史數(shù)據(jù)表，平時(shí)沒(méi)有業(yè)務(wù)訪問(wèn)它。

那么，按此算法掃描，就會(huì)把當(dāng)前BP里的數(shù)據(jù)全部淘汰，存入掃描過(guò)程中訪問(wèn)到的數(shù)據(jù)頁(yè)的內(nèi)容。也就是說(shuō)BP里主要放的是這個(gè)歷史數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)。

對(duì)于一個(gè)正在做業(yè)務(wù)服務(wù)的庫(kù)，這可不行呀。你會(huì)看到，BP內(nèi)存命中率急劇下降，磁盤壓力增加，SQL語(yǔ)句響應(yīng)變慢。

所以，InnoDB不能直接使用原始的LRU。InnoDB對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。

改進(jìn)的LRU算法

InnoDB按5:3比例把鏈表分成New區(qū)和Old區(qū)。圖中LRU_old指向的就是old區(qū)域的第一個(gè)位置，是整個(gè)鏈表的5/8處。即靠近鏈表頭部的5/8是New區(qū)域，靠近鏈表尾部的3/8是old區(qū)域。

改進(jìn)后的LRU算法執(zhí)行流程：

狀態(tài)1，要訪問(wèn)P3，由于P3在New區(qū)，和優(yōu)化前LRU一樣，將其移到鏈表頭部 =》狀態(tài)2

之后要訪問(wèn)一個(gè)新的不存在于當(dāng)前鏈表的數(shù)據(jù)頁(yè)，這時(shí)依然是淘汰掉數(shù)據(jù)頁(yè)P(yáng)m，但新插入的數(shù)據(jù)頁(yè)P(yáng)x，是放在**「LRU_old」**處

處于old區(qū)的數(shù)據(jù)頁(yè)，每次被訪問(wèn)的時(shí)候都要做如下判斷：

若該數(shù)據(jù)頁(yè)在LRU鏈表中存在的時(shí)間超過(guò)1s，就把它移動(dòng)到鏈表頭部

若該數(shù)據(jù)頁(yè)在LRU鏈表中存在的時(shí)間短于1s，位置保持不變。1s是由參數(shù)**「innodb_old_blocks_time」**控制，默認(rèn)值1000，單位ms。

該策略，就是為了處理類似全表掃描的操作量身定制。還是掃描200G歷史數(shù)據(jù)表：

4. 掃描過(guò)程中，需要新插入的數(shù)據(jù)頁(yè)，都被放到old區(qū)域

5. 一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)里面有多條記錄，這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)會(huì)被多次訪問(wèn)到，但由于是順序掃描，這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)第一次被訪問(wèn)和最后一次被訪問(wèn)的時(shí)間間隔不會(huì)超過(guò)1秒，因此還是會(huì)被保留在old區(qū)域

6. 再繼續(xù)掃描后續(xù)的數(shù)據(jù)，之前的這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)之后也不會(huì)再被訪問(wèn)到，于是始終沒(méi)有機(jī)會(huì)移到鏈表頭部（New區(qū)），很快就會(huì)被淘汰出去。

可以看到，這個(gè)策略最大的收益，就是在掃描這個(gè)大表的過(guò)程中，雖然也用到了BP，但對(duì)young區(qū)完全沒(méi)有影響，從而保證了Buffer Pool響應(yīng)正常業(yè)務(wù)的查詢命中率。

小結(jié)

MySQL采用的是邊算邊發(fā)的邏輯，因此對(duì)于數(shù)據(jù)量很大的查詢結(jié)果來(lái)說(shuō)，不會(huì)在server端保存完整的結(jié)果集。所以，如果客戶端讀結(jié)果不及時(shí)，會(huì)堵住MySQL的查詢過(guò)程，但是不會(huì)把內(nèi)存打爆。

而對(duì)于InnoDB引擎內(nèi)部，由于有淘汰策略，大查詢也不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存暴漲。并且，由于InnoDB對(duì)LRU算法做了改進(jìn)，冷數(shù)據(jù)的全表掃描，對(duì)Buffer Pool的影響也能做到可控。

全表掃描還是比較耗費(fèi)IO資源的，所以業(yè)務(wù)高峰期還是不能直接在線上主庫(kù)執(zhí)行全表掃描的。

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