21、生产经验:如何通过多个Buffer Pool来优化数据库的并发性能?
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2022-8-26

21、生产经验:如何通过多个Buffer Pool来优化数据库的并发性能?

1、Buffer Pool在访问的时候需要加锁吗?

前面我们已经把Buffer Pool的整体工作原理和设计原理学习的比较清楚了,基本上目前都能够很好的理解,我们对MySQL执行CRUD操作时候的第一步,就是利用Buffer Pool里的缓存来更新或者查询。
那么既然已经把Buffer Pool的原理都学习的差不多了,接着我们就可以和大家说说Buffer Pool在实际生产环境运行中的一些经验,应该如何对Buffer Pool进行一些配置上的优化,来提升他的访问性能呢?
首先我们来看第一个问题,大家都知道,Buffer Pool其实本质就是一大块内存数据结构,由一大堆的缓存页和描述数据块组成的,然后加上了各种链表(free、flush、LRU)来辅助他的运行。
那么这个时候假设MySQL同时接收到了多个请求,他自然会用多个线程来处理这么多个请求,每个线程会负责处理一个请求
然后这么多个线程是不是应该会同时去访问Buffer Pool呢?就是同时去操作里面的缓存页,同时操作一个free链表、flush链表、LRU链表,是吗?
我们看下图,就是一个多线程并发访问Buffer Pool的示意图:
notion image
那么大家思考一下,现在多个线程来并发的访问这个Buffer Pool了,此时他们都是在访问内存里的一些共享的数据结构,比如说缓存页、各种链表之类的,那么此时是不是必然要进行加锁?
对,多线程并发访问一个Buffer Pool,必然是要加锁的,然后让一个线程先完成一系列的操作,比如说加载数据页到缓存页,更新free链表,更新LRU链表,然后释放锁,接着下一个线程再执行一系列的操作。

2、多线程并发访问加锁,数据库的性能还能好吗?

既然我们已经解决了第一个问题,就是多线程并发访问一个Buffer Pool的时候必然会加锁,然后很多线程可能要串行着排队,一个一个的依次执行自己要执行的操作,那么此时我问大家第二个问题,此时数据库的性能还能好吗?
应该这么说,即使就一个Buffer Pool,即使多个线程会加锁串行着排队执行,其实性能也差不到哪儿去。
因为大部分情况下,每个线程都是查询或者更新缓存页里的数据,这个操作是发生在内存里的,基本都是微秒级的,很快很快,包括更新free、flush、LRU这些链表,他因为都是基于链表进行一些指针操作,性能也是极高的。
所以即使每个线程排队加锁,然后执行一系列操作,数据库的性能倒也是还可以的。
但是再怎么可以,你毕竟也是每个线程加锁后排队一个一个操作,这也不是特别的好,特别是有的时候你的线程拿到锁以后,他可能要从磁盘里读取数据页加载到缓存页里去,这还发生了一次磁盘io呢!所以他要是进行磁盘io的话,也许耗时就会多一些,那么后面排队等他的线程自然就多等一会儿了

3、MySQL的生产优化经验:多个Buffer Pool优化并发能力

因此这里给大家介绍一个MySQL的生产环境优化经验,就是可以给MySQL设置多个Buffer Pool来优化他的并发能力。
一般来说,MySQL默认的规则是,如果你给Buffer Pool分配小于1GB,那么最多就只会给你一个Buffer Pool。
但是如果你的机器内存很大,那么你必然会给Buffer Pool分配较大的内存,比如你给他8G内存,那么此时你是同时可以设置多个Buffer Pool的,比如说下面的MySQL服务端的配置。
我们给Buffer Pool设置了8GB的总内存,然后设置了他应该有4个Buffer Pool,此时就是说,每个Buffer Pool的大小就是2GB
这个时候,MySQL在运行的时候就会有4个Buffer Pool了。每个Buffer Pool负责管理一部分的缓存页和描述数据块,有自己独立发free、flush、LRU等链表。
这个时候,假设多个线程并发过来访问,那么不就可以把压力分散开来了吗?有的线程访问这个Buffer Pool,有的线程访问那个Buffer Pool。
我们看下图:
notion image
所以这样的话,一旦你有了多个Buffer Pool只后,你的多线程并发访问的性能就会得到成倍的提升,因为多个线程可以在不同的Buffer Pool中加锁和执行自己的操作,大家可以并发来执行了
所以这个在实际生产环境中,设置多个Buffer Pool来优化高并发访问性能,是MySQL一个很重要的优化技巧。

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