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对联大全,一文看懂MySQL数据库之thread pool由来、概念、完成原理、接口等-雷火电竞

admin 雷火电竞app 2019-10-28 208 0

概述

今日同享下mysql数据库的 thread pool。


一、大衔接问题

mysql5.6之前处理客户端衔接的办法会触发mysql 新建一个线程来处理新的衔接,新建的线程会处理该衔接所发送的一切 SQL 恳求,即 one-thread-per-connection 的办法,其创立衔接的仓库为:

mysqld_main
handle_connections_sockets
create_new_thread
create_thread_to_handle_connection
handle_one_connection

线程树立后,处理恳求的仓库如下:

0 mysql_execute_command
1 0x0000000000936f40 in mysql_parse
2 0x0000000000920664 in dispatch_command
3 0x000000000091e951 in do_command
4 0x00000000008c2cd4 in do_handle_one_connection
5 0x00000000008c2442 in handle_one_connection
6 0x0000003562e07851 in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0
7 0x0000003562ae767d in clone () from /lib64/libc.so.6

二、长处及存在的问题

在衔接数较小的状况下能够很快的呼应客户端的恳求,但当衔接数非常大时会创立许多线程,这样会引起以下问题:

  1. 过多线程之间的切换会加剧体系的负载,形成体系资源严重且呼应不及时;
  2. 频频的进行线程的创立及毁掉以及线程间一起无序的竟争体系资源加剧了体系的负载。

thread_pool正是为了处理以上问题而发生的;


三、thread_pool

thread_pool(线程池),是指mysql 创立若干作业线程来一起处理一切衔接的用户恳求,用户的恳求的办法不再是 ‘one thread per connection’,而是多个线程一起接纳并处理多个衔接的恳求,在数据库的底层处理方面(mysql_execute_command),单线程的处理办法和线程池的处理办法是共同的。


四、thread_pool 的作业原理

发动 thread_pool 的mysql 会创立thread_pool_size 个thread group , 一个timer thread, 每个thread group 最多具有thread_pool_oversubscribe个活动线程,一个listener线程,listener线程担任监听分配到thread group中的衔接,并将监听到的作业放入到一个queue中,worker线程从queue中取出衔接的作业并履行详细的操作,履行的进程和one thread per connection 相同。timer threaad 则是为了监听各个threadgroup的运转状况,并依据是否阴塞来创立新的worker线程。

1、thread_pool 树立衔接

thread_pool 树立衔接的仓库如下:

mysqld_main
handle_connections_sockets
create_new_thread
tp_add_connection
queue_put

2、worker 处理恳求

thread group中的 worker 处理恳求的仓库如下:

0 mysql_execute_command
1 0x0000000000936f40 in mysql_parse
2 0x0000000000920664 in dispatch_command
3 0x000000000091e951 in do_command
4 0x0000000000a78533 in threadpool_process_request
5 0x000000000066a10b in handle_event
6 0x000000000066a436 in worker_main
7 0x0000003562e07851 in start_thread ()
8 0x0000003562ae767d in clone ()

其间worker_main函数是woker线程的主函数,调用mysql自身的do_command 进行音讯解析及处理,和one_thread_per_connection 是相同的逻辑; thread_pool 自行操控作业的线程个数,然后完成线程的办理。

3、thread_pool中线程的创立

  1. listener线程将监听作业放入mysql放入queue中时,假如发现当时thread group中的活泼线程数active_thread_count为零,则创立新的worker 线程;
  2. 正在履行的线程堵塞时,假如发现当时thread group中的活泼线程数active_thread_count为零,则创立新的worker 线程;
  3. timer线程在检测时发现没有listener线程且自前次检测以来没有新的恳求时会创立新的worker线程,其间检测的时刻受参数threadpool_stall_limit操控;
  4. timer线程在检测时发现没有履行过新的恳求且履行行列queue 不为空时会创立新的worker线程;

worker线程的伪码如下:

4、thread_pool中线程的毁掉

当从行列queue中取出的connection为空时,则此线程毁掉,取connection所等候的时刻受参数thread_pool_idle_timeout的操控; 综上,thread_pool经过线程的创立及毁掉来主动处理worker的线程个数,在负载较高时,创立的线程数目较高,负载较低时,会毁掉剩余的worker线程,然后下降衔接个数带来的影响的一起,进步安稳性及功能。一起,threadpool中引进了Timer 线程,首要做两个作业。

  1. 定时查看每个thread_group是否堵塞,假如堵塞,则进行唤醒或创立线程的作业;
  2. 查看每个thread_group中的衔接是否超时,假如超时则关掉衔接并开释相应的资源;

五、线程池完成

下图是线程池的完成结构,以及要害接口

每一个绿色的方框代表一个group,group数目由thread_pool_size参数决议。每个group包括一个优先行列和一般行列,包括一个listener线程和若干个作业线程,listener线程和worker线程能够动态转化,worker线程数目由作业负载决议,一起遭到thread_pool_oversubscribe设置影响。此外,整个线程池有一个timer线程监控group,防止group“阻滞”。

要害接口

1. tp_add_connection[处理新衔接]

1) 创立一个connection目标
2) 依据thread_id%group_count确认connection分配到哪个group
3) 将connection放进对应group的行列
4) 假如当时活泼线程数为0,则创立一个作业线程

2. worker_main[作业线程]

1) 调用get_event获取恳求
2) 假如存在恳求,则调用handle_event进行处理
3) 不然,表明行列中现已没有恳求,退出完毕。

3. get_event[获取恳求]

1) 获取一个衔接恳求
2) 假如存在,则当即回来,完毕
3) 若此刻group内没有listener,则线程转化为listener线程,堵塞等候
4) 若存在listener,则将线程参加等候行列头部
5) 线程休眠指定的时刻(thread_pool_idle_timeout)
6) 假如依然没有被唤醒,是超时,则线程完毕,完毕退出
7) 不然,表明行列里有衔接恳求到来,跳转1

补白:获取衔接恳求前,会判别当时的活泼线程数是否超越了thread_pool_oversubscribe+1,若超越了,则将线程进入休眠状况。

4. handle_event[处理恳求]

1) 判别衔接是否进行登录验证,若没有,则进行登录验证
2) 相关thd实例信息
3) 获取网络数据包,剖析恳求
4) 调用do_command函数循环处理恳求
5) 获取thd实例的套接字句柄,判别句柄是否在epoll的监听列表中
6) 若没有,调用epoll_ctl进行相关
7) 完毕

5.listener[监听线程]

1) 调用epoll_wait进行对group相关的套接字监听,堵塞等候
2) 若恳求到来,从堵塞中康复
3) 依据衔接的优先等级,确认是放入一般行列仍是优先行列
4) 判别行列中使命是否为空
5) 若行列为空,则listener转化为worker线程
6) 若group内没有活泼线程,则唤醒一个线程

补白:这儿epoll_wait监听group内一切衔接的套接字,然后将监听到的衔接

恳求push到行列,worker线程从行列中获取使命,然后履行。

6. timer_thread[监控线程]

1) 若没有listener线程,而且最近没有io_event作业
2) 则创立一个唤醒或创立一个作业线程
3) 若group最近一段时刻没有处理恳求,而且行列里边有恳求,则
4) 表明group现已stall,则唤醒或创立线程
5)查看是否有衔接超时

补白:timer线程经过调用check_stall判别group是否处于stall状况,经过调用timeout_check查看客户端衔接是否超时。

7.tp_wait_begin[进入等候状况流程]

1) active_thread_count减1,waiting_thread_count加1
2)设置connection->waiting= true
3) 若活泼线程数为0,而且使命行列不为空,或许没有监听线程,则
4) 唤醒或创立一个线程

8.tp_wait_end[完毕等候状况流程]

1) 设置connection的waiting状况为false
2) active_thread_count加1,waiting_thread_count减1

补白:

  1. waiting_threads这个list里边的线程是闲暇线程,并非等候线程,所谓闲暇线程是随时能够处理使命的线程,而等候线程则是由于等候锁,或等候io操作等无法处理使命的线程。
  2. tp_wait_begin和tp_wait_end的首要作用是由于报告状况,即便更新active_thread_count和waiting_thread_count的信息。

9. tp_init/tp_end

别离调用thread_group_init和thread_group_close来初始化和毁掉线程池


六、线程池与衔接池

衔接池一般完成在Client端,是指运用(客户端)创立预先创立必定的衔接,运用这些衔接服务于客户端一切的DB恳求。假如某一个时刻,闲暇的衔接数小于DB的恳求数,则需求将恳求排队,等候闲暇衔接处理。经过衔接池能够复用衔接,防止衔接的频频创立和开释,然后削减恳求的均匀呼应时刻,而且在恳求繁忙时,经过恳求排队,能够缓冲运用对DB的冲击。

线程池完成在server端,经过创立必定数量的线程服务DB恳求,相关于one-conection-per-thread的一个线程服务一个衔接的办法,线程池服务的最小单位是句子,即一个线程能够对应多个活泼的衔接。经过线程池,能够将server端的服务线程数操控在必定的规划,削减了体系资源的竞赛和线程上下文切换带来的耗费,一起也防止呈现高衔接数导致的高并发问题。衔接池和线程池相得益彰,经过衔接池能够削减衔接的创立和开释,进步恳求的均匀呼应时刻,并能很好地操控一个运用的DB衔接数,但无法操控整个运用集群的衔接数规划,然后导致高衔接数,经过线程池则能够很好地应对高衔接数,确保server端能供给安稳的服务。

如图所示,每个web-server端保护了3个衔接的衔接池,关于衔接池的每个衔接实践不是独占db-server的一个worker,而是或许与其他衔接同享。

这儿假定db-server只要3个group,每个group只要一个worker,每个worker处理了2个衔接的恳求。


七、threadpool相关参数

1、thread_pool_high_prio_mode

有三个取值:transactions / statements / none

  • transactions(default): 运用优先行列和一般行列,关于事务现已敞开的statement,放到优先行列中,不然放到一般行列中
  • statements:只运用优先行列
  • none: 仅仅用一般行列,本质上和statements相同,都是仅仅用一个行列

2、thread_pool_high_prio_tickets

取值0~4294967295,当敞开了优先行列形式后(thread_pool_high_prio_mode=transactions),每个衔接最多答应thread_pool_high_prio_tickets次被放到优先行列中,之后放到一般行列中,默以为4294967295

3、thread_pool_idle_timeout

worker线程最大闲暇时刻,单位为秒,超越约束后会退出,默许60

4、thread_pool_max_threads

threadpool中最大线程数目,一切group中worker线程总数超越该约束后不能持续创立更多线程,默许100000

5、thread_pool_oversubscribe

一个group中线程数过载约束,当一个group中线程数超越次约束后,持续创立worker线程会被推迟,默许3

6、thread_pool_size

threadpool中group数量,默以为cpu核心数,server发动时主动核算

7、thread_pool_stall_limit

timer线程检测距离,单位为毫秒,默许500


八、threadpool优化

1.调度死锁处理

引进线程池处理了多线程高并发的问题,但也带来一个危险。假定,A,B两个事务被分配到不同的group中履行,A事务现已开端,而且持有锁,但由于A地点的group比较繁忙,导致A履行一条句子后,不能当即取得调度履行;而B事务依靠A事务开释锁资源,尽管B事务能够被调度起来,但由于无法取得锁资源,导致依然需求等候,这便是所谓的调度死锁。由于一个group会一起处理多个衔接,但多个衔接不是对等的。比方,有的衔接是第一次发送恳求;而有的衔接对应的事务现已敞开,而且持有了部分锁资源。为了削减锁资源争用,后者明显应该比前者优先处理,以到达尽早开释锁资源的意图。

因而mysql数据库在group里边增加一个优先级行列,将现已持有锁的衔接,或许现已敞开的事务的衔接建议的恳求放入优先行列,作业线程首要从优先行列获取使命履行。

2.大查询处理

假定一种场景,某个group里边的衔接都是大查询,那么group里边的作业线程数很快就会到达thread_pool_oversubscribe参数设置值,关于后续的衔接恳求,则会呼应不及时(没有更多的衔接来处理),这时候group就发生了stall。经过前面剖析知道,timer线程会定时查看这种状况,并创立一个新的worker线程来处理恳求。假如长查询来源于事务恳求,则此刻一切group都面对这种问题,此刻主机或许会由于负载过大,导致hang住的状况。这种状况线程池自身力不从心,由于源头或许是烂SQL并发,或许SQL没有走对履行计划导致,经过其他办法,比方SQL凹凸水位限流或许SQL过滤手法能够应急处理。可是,还有别的一种状况,便是dump使命。许多下流依靠于数据库的原始数据,一般经过dump指令将数据拉到下流,而这种dump使命一般都是耗时比较长,所以也能够以为是大查询。假如dump使命会集在一个group内,并导致其他正常事务恳求无法当即呼应,这个是不能容忍的,由于此刻数据库并没有压力,仅仅由于采用了线程池战略,才导致了恳求呼应不及时,为了处理这个问题,mysql数据库将group中处理dump使命的线程不计入thread_pool_oversubscribe累计值,防止上述问题。


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