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关于java:MySQL数据查询太多会OOM吗

我的主机内存只有 100G,当初要全表扫描一个 200G 大表,会不会把 DB 主机的内存用光?

逻辑备份时,可不就是做整库扫描吗?若这样就会把内存吃光,逻辑备份不是早就挂了?

所以大表全表扫描,看起来应该没问题。这是为啥呢?

全表扫描对 server 层的影响

假如,咱们当初要对一个 200G 的 InnoDB 表 db1. t,执行一个全表扫描。当然,你要把扫描后果保留在客户端,会应用相似这样的命令:

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

InnoDB 数据保留在主键索引上,所以全表扫描实际上是间接扫描表 t 的主键索引。这条查问语句因为没有其余判断条件,所以查到的每一行都能够间接放到后果集,而后返回给客户端。

那么,这个“后果集”存在哪里呢?

服务端无需保留一个残缺后果集。取数据和发数据的流程是这样的:

  • 获取一行,写到 net\_buffer。这块内存的大小是由参数 net\_buffer\_length 定义,默认 16k
  • 反复获取行,直到 net\_buffer 写满,调用网络接口收回去
  • 若发送胜利,就清空 net\_buffer,而后持续取下一行,并写入 net\_buffer
  • 若发送函数返回 EAGAIN 或 WSAEWOULDBLOCK,就示意本地网络栈(socket send buffer)写满了,进入期待。直到网络栈从新可写,再持续发送

查问后果发送流程:

可见:

  • 一个查问在发送过程中,占用的 MySQL 外部的内存最大就是 net\_buffer\_length 这么大,不会达到 200G
  • socket send buffer 也不可能达到 200G(默认定义 /proc/sys/net/core/wmem\_default),若 socket send buffer 被写满,就会暂停读数据的流程

所以 MySQL 其实是“边读边发”。这意味着,若客户端接管得慢,会导致 MySQL 服务端因为后果发不进来,这个事务的执行工夫变长。

比方上面这个状态,就是当客户端不读 socket receive buffer 内容时,在服务端 show processlist 看到的后果。

服务端发送阻塞:

若看到 State 始终是“Sending to client”,阐明服务器端的网络栈写满了。

若客户端应用–quick 参数,会应用 mysql_use_result 办法:读一行解决一行。假如某业务的逻辑较简单,每读一行数据当前要解决的逻辑若很慢,就会导致客户端要过很久才取下一行数据,可能就会呈现上图后果。

因而,对于失常的线上业务来说,若一个查问的返回后果不多,举荐应用 mysql_store_result 接口,间接把查问后果保留到本地内存。

当然前提是查问返回后果不多。如果太多,因为执行了一个大查问导致客户端占用内存近 20G,这种状况下就须要改用 mysql\_use\_result 接口。

若你在本人负责保护的 MySQL 里看到很多个线程都处于“Sending to client”,表明你要让业务开发同学优化查问后果,并评估这么多的返回后果是否正当。

若要疾速缩小处于这个状态的线程的话,能够将 net_buffer_length 设置更大。

有时,实例上看到很多查问语句状态是“Sending data”,但查看网络也没什么问题,为什么 Sending data 要这么久?

一个查问语句的状态变动是这样的:

  • MySQL 查问语句进入执行阶段后,先把状态设置成 Sending data
  • 而后,发送执行后果的列相干的信息(meta data) 给客户端
  • 再继续执行语句的流程
  • 执行实现后,把状态设置成空字符串

即“Sending data”并不一定是指“正在发送数据”,而可能是处于执行器过程中的任意阶段。比方,你能够结构一个锁期待场景,就能看到 Sending data 状态。

读全表被锁:

Sending data 状态

可见 session2 是在等锁,状态显示为 Sending data。

  • 仅当一个线程处于“期待客户端接管后果”的状态,才会显示 ”Sending to client”
  • 若显示成“Sending data”,它的意思只是“正在执行”

所以,查问的后果是分段发给客户端,因而扫描全表,查问返回大量数据,并不会把内存打爆。

以上是 server 层的解决逻辑,在 InnoDB 引擎里又是怎么解决?

全表扫描对 InnoDB 的影响

InnoDB 内存的一个作用,是保留更新的后果,再配合 redo log,防止随机写盘。

内存的数据页是在 Buffer Pool (简称为 BP)治理,在 WAL 里 BP 起减速更新的作用。

BP 还能减速查问。

因为 WAL,当事务提交时,磁盘上的数据页是旧的,若这时马上有个查问来读该数据页,是不是要马上把 redo log 利用到数据页?

不须要。因为此时,内存数据页的后果是最新的,间接读内存页即可。这时查问无需读磁盘,间接从内存取后果,速度很快。所以,Buffer Pool 能减速查问。

而 BP 对查问的减速成果,依赖于一个重要的指标,即:内存命中率。

能够在 show engine innodb status 后果中,查看一个零碎以后的 BP 命中率。个别状况下,一个稳固服务的线上零碎,要保障响应工夫符合要求的话,内存命中率要在 99% 以上。

执行 show engine innodb status,能够看到“Buffer pool hit rate”字样,显示的就是以后的命中率。比方下图命中率,就是 100%。

若所有查问须要的数据页都可能间接从内存失去,那是最好的,对应命中率 100%。

InnoDB Buffer Pool的大小是由参数 innodb_buffer_pool_size确定,个别倡议设置成可用物理内存的 60%~80%。

在大概十年前,单机的数据量是上百个 G,而物理内存是几个 G;当初尽管很多服务器都能有 128G 甚至更高的内存,然而单机的数据量却达到了 T 级别。

所以,innodb_buffer_pool_size小于磁盘数据量很常见。若一个 Buffer Pool 满了,而又要从磁盘读入一个数据页,那必定是要淘汰一个旧数据页的。

InnoDB 内存治理

应用的最近起码应用 (Least Recently Used, LRU)算法,淘汰最久未应用数据。

根本 LRU 算法

InnoDB 治理 BP 的 LRU 算法,是用链表实现的:

  • state1,链表头部是 P1,示意 P1 是最近刚被拜访过的数据页
  • 此时,一个读申请拜访 P3,因而变成状态 2,P3 被移到最前
  • 状态 3 示意,这次拜访的数据页不存在于链表,所以须要在 BP 中新申请一个数据页 Px,加到链表头。但因为内存已满,不能申请新内存。于是清空链表开端 Pm 数据页内存,存入 Px 的内容,放到链表头部

最终就是最久没有被拜访的数据页 Pm 被淘汰。

若此时要做一个全表扫描,会咋样?若要扫描一个 200G 的表,而这个表是一个历史数据表,平时没有业务拜访它。

那么,按此算法扫描,就会把以后 BP 里的数据全副淘汰,存入扫描过程中拜访到的数据页的内容。也就是说 BP 里次要放的是这个历史数据表的数据。

对于一个正在做业务服务的库,这可不行呀。你会看到,BP 内存命中率急剧下降,磁盘压力减少,SQL 语句响应变慢。

所以,InnoDB 不能间接应用原始的 LRU。InnoDB 对其进行了优化。

改良的 LRU 算法

InnoDB 按 5:3 比例把链表分成 New 区和 Old 区。图中 LRU\_old 指向的就是 old 区域的第一个地位,是整个链表的 5 / 8 处。即凑近链表头部的 5 / 8 是 New 区域,凑近链表尾部的 3 / 8 是 old 区域。

改良后的 LRU 算法执行流程:

  • 状态 1,要拜访 P3,因为 P3 在 New 区,和优化前 LRU 一样,将其移到链表头部 =》状态 2
  • 之后要拜访一个新的不存在于以后链表的数据页,这时仍然是淘汰掉数据页 Pm,但新插入的数据页 Px,是放在 LRU\_old 处
  • 处于 old 区的数据页,每次被拜访的时候都要做如下判断:
  • 若该数据页在 LRU 链表中存在的工夫超过 1s,就把它挪动到链表头部
  • 若该数据页在 LRU 链表中存在的工夫短于 1s,地位放弃不变。1s 是由参数 innodb\_old\_blocks\_time 管制,默认值 1000,单位 ms。

该策略,就是为了解决相似全表扫描的操作量身定制。还是扫描 200G 历史数据表:

  • 扫描过程中,须要新插入的数据页,都被放到 old 区域
  • 一个数据页外面有多条记录,这个数据页会被屡次拜访到,但因为是程序扫描,这个数据页第一次被拜访和最初一次被拜访的工夫距离不会超过 1 秒,因而还是会被保留在 old 区域
  • 再持续扫描后续的数据,之前的这个数据页之后也不会再被拜访到,于是始终没有机会移到链表头部(New 区),很快就会被淘汰进来。

能够看到,这个策略最大的收益,就是在扫描这个大表的过程中,尽管也用到了 BP,但对 young 区齐全没有影响,从而保障了 Buffer Pool 响应失常业务的查问命中率。

小结

MySQL 采纳的是边算边发的逻辑,因而对于数据量很大的查问后果来说,不会在 server 端保留残缺的后果集。所以,如果客户端读后果不及时,会堵住 MySQL 的查问过程,然而不会把内存打爆。

而对于 InnoDB 引擎外部,因为有淘汰策略,大查问也不会导致内存暴涨。并且,因为 InnoDB 对 LRU 算法做了改良,冷数据的全表扫描,对 Buffer Pool 的影响也能做到可控。

全表扫描还是比拟消耗 IO 资源的,所以业务高峰期还是不能间接在线上主库执行全表扫描的。

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