我經(jīng)常會被問到這樣一個問題：我的主機內(nèi)存只有 100G，現(xiàn)在要對一個 200G 的大表做全表掃描，會不會把數(shù)據(jù)庫主機的內(nèi)存用光了？

這個問題確實值得擔心，被系統(tǒng) OOM（out of memory）可不是鬧著玩的。但是，反過來想想，邏輯備份的時候，可不就是做整庫掃描嗎？如果這樣就會把內(nèi)存吃光，邏輯備份不是早就掛了？

所以說，對大表做全表掃描，看來應該是沒問題的。但是，這個流程到底是怎么樣的呢？

全表掃描對 server 層的影響

假設，我們現(xiàn)在要對一個 200G 的 InnoDB 表 db1. t，執(zhí)行一個全表掃描。當然，你要把掃描結(jié)果保存在客戶端，會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 復制代碼

你已經(jīng)知道了，InnoDB 的數(shù)據(jù)是保存在主鍵索引上的，所以全表掃描實際上是直接掃描表 t 的主鍵索引。這條查詢語句由于沒有其他的判斷條件，所以查到的每一行都可以直接放到結(jié)果集里面，然后返回給客戶端。

那么，這個“結(jié)果集”存在哪里呢？

實際上，服務端并不需要保存一個完整的結(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 中。這塊內(nèi)存的大小是由參數(shù) net_buffer_length 定義的，默認是 16k。

重復獲取行，直到 net_buffer 寫滿，調(diào)用網(wǎng)絡接口發(fā)出去。

如果發(fā)送成功，就清空 net_buffer，然后繼續(xù)取下一行，并寫入 net_buffer。

如果發(fā)送函數(shù)返回 EAGAIN 或 WSAEWOULDBLOCK，就表示本地網(wǎng)絡棧（socket send buffer）寫滿了，進入等待。直到網(wǎng)絡棧重新可寫，再繼續(xù)發(fā)送。

這個過程對應的流程圖如下所示。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 1 查詢結(jié)果發(fā)送流程

從這個流程中，你可以看到：

一個查詢在發(fā)送過程中，占用的 MySQL 內(nèi)部的內(nèi)存最大就是 net_buffer_length 這么大，并不會達到 200G；

socket send buffer 也不可能達到 200G（默認定義 /proc/sys/net/core/wmem_default），如果 socket send buffer 被寫滿，就會暫停讀數(shù)據(jù)的流程。

也就是說，MySQL 是“邊讀邊發(fā)的”，這個概念很重要。這就意味著，如果客戶端接收得慢，會導致 MySQL 服務端由于結(jié)果發(fā)不出去，這個事務的執(zhí)行時間變長。

比如下面這個狀態(tài)，就是我故意讓客戶端不去讀 socket receive buffer 中的內(nèi)容，然后在服務端 show processlist 看到的結(jié)果。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 2 服務端發(fā)送阻塞

如果你看到 State 的值一直處于“Sending to client”，就表示服務器端的網(wǎng)絡棧寫滿了。

我在上一篇文章中曾提到，如果客戶端使用–quick 參數(shù)，會使用 mysql_use_result 方法。這個方法是讀一行處理一行。你可以想象一下，假設有一個業(yè)務的邏輯比較復雜，每讀一行數(shù)據(jù)以后要處理的邏輯如果很慢，就會導致客戶端要過很久才會去取下一行數(shù)據(jù)，可能就會出現(xiàn)如圖 2 所示的這種情況。

因此，對于正常的線上業(yè)務來說，如果一個查詢的返回結(jié)果不會很多的話，我都建議你使用 mysql_store_result 這個接口，直接把查詢結(jié)果保存到本地內(nèi)存。

當然前提是查詢返回結(jié)果不多。在第 30 篇文章評論區(qū)，有同學說到自己因為執(zhí)行了一個大查詢導致客戶端占用內(nèi)存近 20G，這種情況下就需要改用 mysql_use_result 接口了。

另一方面，如果你在自己負責維護的 MySQL 里看到很多個線程都處于“Sending to client”這個狀態(tài)，就意味著你要讓業(yè)務開發(fā)同學優(yōu)化查詢結(jié)果，并評估這么多的返回結(jié)果是否合理。

而如果要快速減少處于這個狀態(tài)的線程的話，將 net_buffer_length 參數(shù)設置為一個更大的值是一個可選方案。

與“Sending to client”長相很類似的一個狀態(tài)是“Sending data”，這是一個經(jīng)常被誤會的問題。有同學問我說，在自己維護的實例上看到很多查詢語句的狀態(tài)是“Sending data”，但查看網(wǎng)絡也沒什么問題啊，為什么 Sending data 要這么久？

實際上，一個查詢語句的狀態(tài)變化是這樣的（注意：這里，我略去了其他無關(guān)的狀態(tài)）：

• MySQL 查詢語句進入執(zhí)行階段后，首先把狀態(tài)設置成“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)行語句的流程；
  
• 執(zhí)行完成后，把狀態(tài)設置成空字符串。
  

也就是說，“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)行器過程中的任意階段。比如，你可以構(gòu)造一個鎖等待的場景，就能看到 Sending data 狀態(tài)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 3 讀全表被鎖

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 4 Sending data 狀態(tài)

可以看到，session B 明顯是在等鎖，狀態(tài)顯示為 Sending data。

也就是說，僅當一個線程處于“等待客戶端接收結(jié)果”的狀態(tài)，才會顯示"Sending to client"；而如果顯示成“Sending data”，它的意思只是“正在執(zhí)行”。

現(xiàn)在你知道了，查詢的結(jié)果是分段發(fā)給客戶端的，因此掃描全表，查詢返回大量的數(shù)據(jù)，并不會把內(nèi)存打爆。

在 server 層的處理邏輯我們都清楚了，在 InnoDB 引擎里面又是怎么處理的呢？ 掃描全表會不會對引擎系統(tǒng)造成影響呢？

全表掃描對 InnoDB 的影響

在第 2和第 15 篇文章中，我介紹 WAL 機制的時候，和你分析了 InnoDB 內(nèi)存的一個作用，是保存更新的結(jié)果，再配合 redo log，就避免了隨機寫盤。

內(nèi)存的數(shù)據(jù)頁是在 Buffer Pool (BP) 中管理的，在 WAL 里 Buffer Pool 起到了加速更新的作用。而實際上，Buffer Pool 還有一個更重要的作用，就是加速查詢。

在第 2 篇文章的評論區(qū)有同學問道，由于有 WAL 機制，當事務提交的時候，磁盤上的數(shù)據(jù)頁是舊的，那如果這時候馬上有一個查詢要來讀這個數(shù)據(jù)頁，是不是要馬上把 redo log 應用到數(shù)據(jù)頁呢？

答案是不需要。因為這時候內(nèi)存數(shù)據(jù)頁的結(jié)果是最新的，直接讀內(nèi)存頁就可以了。你看，這時候查詢根本不需要讀磁盤，直接從內(nèi)存拿結(jié)果，速度是很快的。所以說，Buffer Pool 還有加速查詢的作用。

而 Buffer Pool 對查詢的加速效果，依賴于一個重要的指標，即：內(nèi)存命中率

你可以在 show engine innodb status 結(jié)果中，查看一個系統(tǒng)當前的 BP 命中率。一般情況下，一個穩(wěn)定服務的線上系統(tǒng)，要保證響應時間符合要求的話，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，顯示的就是當前的命中率。比如圖 5 這個命中率，就是 99.0%。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 5 show engine innodb status 顯示內(nèi)存命中率

如果所有查詢需要的數(shù)據(jù)頁都能夠直接從內(nèi)存得到，那是最好的，對應的命中率就是 100%。但，這在實際生產(chǎn)上是很難做到的。

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

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

所以，innodb_buffer_pool_size 小于磁盤的數(shù)據(jù)量是很常見的。如果一個 Buffer Pool 滿了，而又要從磁盤讀入一個數(shù)據(jù)頁，那肯定是要淘汰一個舊數(shù)據(jù)頁的。

InnoDB 內(nèi)存管理用的是最近最少使用 (Least Recently Used, LRU) 算法，這個算法的核心就是淘汰最久未使用的數(shù)據(jù)。

下圖是一個 LRU 算法的基本模型。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 6 基本 LRU 算法

InnoDB 管理 Buffer Pool 的 LRU 算法，是用鏈表來實現(xiàn)的。

在圖 6 的狀態(tài) 1 里，鏈表頭部是 P1，表示 P1 是最近剛剛被訪問過的數(shù)據(jù)頁；假設內(nèi)存里只能放下這么多數(shù)據(jù)頁；

這時候有一個讀請求訪問 P3，因此變成狀態(tài) 2，P3 被移到最前面；

狀態(tài) 3 表示，這次訪問的數(shù)據(jù)頁是不存在于鏈表中的，所以需要在 Buffer Pool 中新申請一個數(shù)據(jù)頁 Px，加到鏈表頭部。但是由于內(nèi)存已經(jīng)滿了，不能申請新的內(nèi)存。于是，會清空鏈表末尾 Pm 這個數(shù)據(jù)頁的內(nèi)存，存入 Px 的內(nèi)容，然后放到鏈表頭部。

從效果上看，就是最久沒有被訪問的數(shù)據(jù)頁 Pm，被淘汰了。

這個算法乍一看上去沒什么問題，但是如果考慮到要做一個全表掃描，會不會有問題呢？

假設按照這個算法，我們要掃描一個 200G 的表，而這個表是一個歷史數(shù)據(jù)表，平時沒有業(yè)務訪問它。

那么，按照這個算法掃描的話，就會把當前的 Buffer Pool 里的數(shù)據(jù)全部淘汰掉，存入掃描過程中訪問到的數(shù)據(jù)頁的內(nèi)容。也就是說 Buffer Pool 里面主要放的是這個歷史數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)。

對于一個正在做業(yè)務服務的庫，這可不妙。你會看到，Buffer Pool 的內(nèi)存命中率急劇下降，磁盤壓力增加，SQL 語句響應變慢。

所以，InnoDB 不能直接使用這個 LRU 算法。實際上，InnoDB 對 LRU 算法做了改進。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 7 改進的 LRU 算法

在 InnoDB 實現(xiàn)上，按照 5:3 的比例把整個 LRU 鏈表分成了 young 區(qū)域和 old 區(qū)域。圖中 LRU_old 指向的就是 old 區(qū)域的第一個位置，是整個鏈表的 5/8 處。也就是說，靠近鏈表頭部的 5/8 是 young 區(qū)域，靠近鏈表尾部的 3/8 是 old 區(qū)域。

改進后的 LRU 算法執(zhí)行流程變成了下面這樣。

圖 7 中狀態(tài) 1，要訪問數(shù)據(jù)頁 P3，由于 P3 在 young 區(qū)域，因此和優(yōu)化前的 LRU 算法一樣，將其移到鏈表頭部，變成狀態(tài) 2。

之后要訪問一個新的不存在于當前鏈表的數(shù)據(jù)頁，這時候依然是淘汰掉數(shù)據(jù)頁 Pm，但是新插入的數(shù)據(jù)頁 Px，是放在 LRU_old 處。

處于 old 區(qū)域的數(shù)據(jù)頁，每次被訪問的時候都要做下面這個判斷：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?a:若這個數(shù)據(jù)頁在 LRU 鏈表中存在的時間超過了 1 秒，就把它移動到鏈表頭部；? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?b:如果這個數(shù)據(jù)頁在 LRU 鏈表中存在的時間短于 1 秒，位置保持不變。1 秒這個時間，是由參數(shù)? ? ?innodb_old_blocks_time 控制的。其默認值是 1000，單位毫秒。?

這個策略，就是為了處理類似全表掃描的操作量身定制的。還是以剛剛的掃描 200G 的歷史數(shù)據(jù)表為例，我們看看改進后的 LRU 算法的操作邏輯：

掃描過程中，需要新插入的數(shù)據(jù)頁，都被放到 old 區(qū)域 ;

一個數(shù)據(jù)頁里面有多條記錄，這個數(shù)據(jù)頁會被多次訪問到，但由于是順序掃描，這個數(shù)據(jù)頁第一次被訪問和最后一次被訪問的時間間隔不會超過 1 秒，因此還是會被保留在 old 區(qū)域；

再繼續(xù)掃描后續(xù)的數(shù)據(jù)，之前的這個數(shù)據(jù)頁之后也不會再被訪問到，于是始終沒有機會移到鏈表頭部（也就是 young 區(qū)域），很快就會被淘汰出去。

可以看到，這個策略最大的收益，就是在掃描這個大表的過程中，雖然也用到了 Buffer Pool，但是對 young 區(qū)域完全沒有影響，從而保證了 Buffer Pool 響應正常業(yè)務的查詢命中率。

小結(jié)

今天，我用“大查詢會不會把內(nèi)存用光”這個問題，和你介紹了 MySQL 的查詢結(jié)果，發(fā)送給客戶端的過程。

由于 MySQL 采用的是邊算邊發(fā)的邏輯，因此對于數(shù)據(jù)量很大的查詢結(jié)果來說，不會在 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，會堵住 MySQL 的查詢過程，但是不會把內(nèi)存打爆。

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

當然，我們前面文章有說過，全表掃描還是比較耗費 IO 資源的，所以業(yè)務高峰期還是不能直接在線上主庫執(zhí)行全表掃描的。

最后，我給你留一個思考題吧。

我在文章中說到，如果由于客戶端壓力太大，遲遲不能接收結(jié)果，會導致 MySQL 無法發(fā)送結(jié)果而影響語句執(zhí)行。但，這還不是最糟糕的情況。

你可以設想出由于客戶端的性能問題，對數(shù)據(jù)庫影響更嚴重的例子嗎？或者你是否經(jīng)歷過這樣的場景？你又是怎么優(yōu)化的？

你可以把你的經(jīng)驗和分析寫在留言區(qū)，我會在下一篇文章的末尾和你討論這個問題。感謝你的收聽，也歡迎你把這篇文章分享給更多的朋友一起閱讀。

上期問題時間

上期的問題是，如果一個事務被 kill 之后，持續(xù)處于回滾狀態(tài)，從恢復速度的角度看，你是應該重啟等它執(zhí)行結(jié)束，還是應該強行重啟整個 MySQL 進程。

因為重啟之后該做的回滾動作還是不能少的，所以從恢復速度的角度來說，應該讓它自己結(jié)束。

當然，如果這個語句可能會占用別的鎖，或者由于占用 IO 資源過多，從而影響到了別的語句執(zhí)行的話，就需要先做主備切換，切到新主庫提供服務。

切換之后別的線程都斷開了連接，自動停止執(zhí)行。接下來還是等它自己執(zhí)行完成。這個操作屬于我們在文章中說到的，減少系統(tǒng)壓力，加速終止邏輯。

轉(zhuǎn)載于:https://juejin.im/post/5d05cd43f265da1ba9157c32

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的mysql实战33 | 我查这么多数据，会不会把数据库内存打爆？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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