九戒和尚 发表于 2024-7-19 19:35:50

独家揭秘丨GreatSQL 没开Binlog时多线程插入数据性能劣化之谜

一、问题发现

在一次数据迁移中,用到了INSERT INTO t1 SELECT * FROM t2这样的 SQL 用来搬迁大表,为了提高插入效率关闭了Binlog,考虑用多线程来插入提高速度。表的类型信息和插入效率如下所示。
测试环境:

[*]Linux node-76-11 4.19.90-17.ky10.aarch64,128核CPU,512G内存。
GreatSQL参数配置如下(为降低 I/O 因素影响,关闭 Binlog):
#**********************Performance*********************
#******connect
max_connections=10000
max_connect_errors=1000000
open_files_limit=65535
back_log=1500
table_definition_cache=10000
thread_stack=256K
thread_cache_size=3000

#******session
sort_buffer_size=4M
join_buffer_size=4M
read_buffer_size=4M
read_rnd_buffer_size=4M
bulk_insert_buffer_size=64M
tmp_table_size=64M
max_heap_table_size=64M
net_buffer_length=16K
max_allowed_packet=1G

#******timeout
lock_wait_timeout=600
connect_timeout=10
interactive_timeout=31536000
wait_timeout=31536000
net_read_timeout=86400
net_write_timeout=86400
net_retry_count=10
#**********************InnoDB**************************
transaction_isolation=READ-COMMITTED
innodb_buffer_pool_size=200G
innodb_buffer_pool_instances=16
innodb_max_dirty_pages_pct=90
innodb_flush_log_at_trx_commit=0
innodb_log_buffer_size=1G
innodb_page_cleaners=8
innodb_buffer_pool_dump_at_shutdown=ON
innodb_buffer_pool_load_at_startup=ON
innodb_buffer_pool_dump_pct=100
innodb_checksum_algorithm=NONE
innodb_log_checksums=NO
innodb_undo_log_truncate=OFF
innodb_change_buffering = none
innodb_spin_wait_delay=6
innodb_spin_wait_pause_multiplier=50
innodb_sync_spin_loops=30
#******feature
innodb_open_files=65535
innodb_flush_method=O_DIRECT
innodb_flush_neighbors=0
innodb_flush_sync=ON
innodb_io_capacity=20000
innodb_io_capacity_max=40000
innodb_lru_scan_depth=9000
innodb_lock_wait_timeout=30
innodb_print_all_deadlocks=ON
innodb_online_alter_log_max_size=4G
innodb_thread_concurrency=0
innodb_read_io_threads=32
innodb_write_io_threads=32
innodb_doublewrite=ON
innodb_doublewrite_pages=64
innodb_adaptive_hash_index=OFF
innodb_status_file=OFF1、窄表 + 有自增主键

greatsql> CREATE TABLE t1 (
c1 int invisible auto_increment primary key,
c2 int,
str1 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str2 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str3 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str4 int DEFAULT(100) NOT NULL
) engine=InnoDB;

greatsql> CREATE TABLE t2 LIKE t1;行平均长度约 30 字节
行数插入sql线程数总用时解释1000万行insert into t2 select * from t1;单线程1 min 46.47 sec1000万行insert into t2 select * from t1;21 min 15.45 sec1000万行insert into t2 select * from t1;655.74 sec1000万行insert into t2 select * from t1;1045.34 sec1000万行insert into t2 select * from t1;1643.78 sec最佳1000万行insert into t2 select * from t1;21 min 11.62 sec1000万行insert into t2 select * from t1;61 min 2.53 sec1000万行insert into t2 select * from t1;101 min 0.55 sec1000万行insert into t2 select * from t1;1655.46 sec1000万行insert into t2 select * from t1;21 min 24.13 sec1000万行insert into t2 select * from t1;61 min 14.43 sec1000万行insert into t2 select * from t1;101 min 10.64 sec2、中等宽度表 + 有自增主键

greatsql> CREATE TABLE t1 (
c1 int invisible auto_increment primary key,
c2 int,
str1 varchar(512) CHARACTER SET latin1 DEFAULT(repeat('a',512)) NOT NULL
) engine=InnoDB;

greatsql> CREATE TABLE t2 LIKE t1;行平均长度约 500多字节
行数插入sql线程数总用时解释1000万行insert into t2 select * from t1;单线程4 min 30.41 sec1000万行insert into t2 select * from t1;24 min 36.58 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;64 min 46.58 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;104 min 50.43 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;24 min 26.28 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;64 min 38.84 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;104 min 49.42 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;24 min 25.67 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;64 min 40.42 sec效率无提升1000万行insert into t2 select * from t1;104 min 46.70 sec效率无提升3、宽表 + 有自增主键

greatsql> CREATE TABLE t1 (
c1 int invisible auto_increment primary key,
c2 int,
str1 varchar(1024) CHARACTER SET latin1 DEFAULT(repeat('a1',512)) NOT NULL,
str2 varchar(1024) CHARACTER SET latin1 DEFAULT(repeat('b2',512)) NOT NULL,
str3 varchar(1024) CHARACTER SET latin1 DEFAULT(repeat('c3',512)) NOT NULL,
str4 varchar(1024) CHARACTER SET latin1 DEFAULT(repeat('c3',512)) NOT NULL
) engine=InnoDB;

greatsql> CREATE TABLE t2 LIKE t1;行平均长度约 5000多字节
行数插入sql线程数总用时/s解释100万行insert into t2 select * from t1;单线程4 min 32.90 sec100万行insert into t2 select * from t1;24 min 52.36 sec性能劣化100万行insert into t2 select * from t1;24 min 52.31 sec性能劣化100万行insert into t2 select * from t1;65 min 36.07 sec性能劣化100万行insert into t2 select * from t1;24 min 48.34 sec性能劣化4、窄表 + 无主键(GIPK关)

greatsql> CREATE TABLE t1 (
c1 int invisible auto_increment primary key,
c2 int,
str1 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str2 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str3 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str4 int DEFAULT(100) NOT NULL
) engine=InnoDB;

greatsql> CREATE TABLE t2 (
c2 int,
str1 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str2 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str3 int DEFAULT(100) NOT NULL,
str4 int DEFAULT(100) NOT NULL
) engine=InnoDB;行平均宽度约 30 字节,没用 GIPKs 特性
行数插入sql线程数总用时解释1000万行insert into t2 select * from t1;单线程1 min 29.08 sec1000万行insert into t2 select * from t1;21 min 38.84 sec性能劣化1000万行insert into t2 select * from t1;62 min 18.88 sec性能劣化1000万行insert into t2 select * from t1;102 min 14.51 sec性能劣化1000万行insert into t2 select * from t1;21 min 35.96 sec性能劣化1000万行insert into t2 select * from t1;62 min 3.55 sec性能劣化1000万行insert into t2 select * from t1;102 min 1.52 sec性能劣化5、结论

从上面的测试结果可以看出,无主键表并发插入劣化严重,有主键的情况下,窄表的并发性能提升效果好,但是对于宽表反而会造成劣化。
二、问题调查过程

1、首先调查无主键的情况下长数据造成性能劣化的情况。用perf查看造成性能劣化的瓶颈在哪里。
+   12.55%   0.01%mysqld   mysqld               [.] lock_clust_rec_read_check_and_lock
+   12.34%   0.13%mysqld       x64_sys_call
+   12.03%   0.01%mysqld   mysqld               [.] Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page
+   11.92%   0.01%mysqld   mysqld               [.] btr_cur_ins_lock_and_undo
+   11.27%   0.19%mysqld       __x64_sys_futex
-   11.18%    11.11%mysqld   mysqld               [.] ut_delay
   10.89% start_thread
      pfs_spawn_thread
      handle_connection
      do_command
      dispatch_command
      dispatch_sql_command                                                                           
      mysql_execute_command
      Sql_cmd_dml::execute
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 10.75% Query_result_insert::send_data
            write_record         
            handler::ha_write_row            
            ha_innobase::write_row         
            row_insert_for_mysql
            row_insert_for_mysql_using_ins_graph
            row_ins_step         
            row_ins            
            row_ins_index_entry_step         
            row_ins_index_entry
            row_ins_clust_index_entry      
            - row_ins_clust_index_entry_low   
               - 10.16% btr_pcur_t::open      
                  - btr_cur_search_to_nth_level
                     - 10.10% buf_page_get_gen
                        - 10.08% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::single_page
                           - 10.07% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page
                              rw_lock_x_lock_gen
                              - pfs_rw_lock_x_lock_func                  
                                 - 10.07% rw_lock_x_lock_func            
                                    ut_delay
+   11.08%   0.21%mysqld       do_futex         
+   10.90%   0.02%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_x_lock_func   
+   10.90%   0.00%mysqld   mysqld               [.] pfs_rw_lock_x_lock_func
+   10.90%   0.01%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_x_lock_gen   
+    9.44%   0.01%mysqld   mysqld               [.] locksys::owns_page_shard
+    9.39%   0.05%mysqld   mysqld               [.] locksys::Latches::owns_page_shard
+    9.29%   0.64%mysqld   mysqld               [.] PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::trylock
+    7.66%   0.02%mysqld   mysqld               [.] locksys::rec_queue_latch_and_validate
+    7.65%   0.17%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_debug_mutex_exit
+    7.39%   0.07%mysqld   mysqld               [.] trx_undo_report_row_operation   
+    7.17%   0.01%mysqld   mysqld               [.] buf_pool_validate_instance      
+    7.17%   0.00%mysqld   mysqld               [.] buf_validate      
-    6.63%   5.87%mysqld   mysqld               [.] unlikely         
   - 5.84% start_thread            
      pfs_spawn_thread         
      handle_connection         
      do_command               
      dispatch_command         
      dispatch_sql_command      
      mysql_execute_command      
      Sql_cmd_dml::execute      
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 4.44% Query_result_insert::send_data
            write_record         
            handler::ha_write_row            
            ha_innobase::write_row         
            - row_insert_for_mysql
               - 4.43% row_insert_for_mysql_using_ins_graph               
                  - 4.42% row_ins_step         
                     - 4.41% row_ins         
                        - 4.41% row_ins_index_entry_step                  
                           - 4.35% row_ins_index_entry                  
                              row_ins_clust_index_entry               
                              - row_ins_clust_index_entry_low            
                                 - 1.89% btr_pcur_t::open               
                                    - btr_cur_search_to_nth_level         
                                       - 1.08% page_cur_search_with_match
                                          0.52% dtuple_t::compare      
                                 - 1.87% btr_cur_optimistic_insert      
                                    1.13% page_cur_tuple_insert         
                                    0.56% btr_cur_ins_lock_and_undo   
         + 1.40% TableScanIterator::Read      
   0.76% unlikely               
+    6.38%   0.45%mysqld       futex_wait      
+    5.88%   0.02%mysqld   mysqld               [.] Buf_fetch_normal::get
+    5.76%   0.01%mysqld   mysqld               [.] lock_rec_lock       可以看到多线程数据插入时候,在无主键的情况下频繁的索引分裂影响性能,所以导致性能劣化严重。
那么有自增主键的情况下性能是什么情况呢?
看一下有自增主键的情况下性能情况,在有自增主键的时候与上面无主键的性能瓶颈处差不多,但是没有那么严重的频繁的索引分裂的性能问题。
+   10.16%   0.67%mysqld   mysqld               [.] PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::trylock         
+    9.25%   0.03%mysqld   mysqld               [.] trx_undo_report_row_operation   
+    8.49%   0.31%mysqld       futex_wait      
+    7.77%   0.00%mysqld   libstdc++.so.6.0.32[.] 0x00007ffff7958793   
+    7.59%   0.17%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_debug_mutex_exit
-    7.30%   6.87%mysqld   mysqld               [.] unlikely         
   6.58% start_thread            
      pfs_spawn_thread         
      handle_connection         
      do_command               
      dispatch_command         
      dispatch_sql_command      
      mysql_execute_command      
      Sql_cmd_dml::execute      
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 5.01% Query_result_insert::send_data
            - 5.00% write_record   
               handler::ha_write_row         
               - ha_innobase::write_row      
                  - 4.99% row_insert_for_mysql
                     - row_insert_for_mysql_using_ins_graph               
                        - 4.96% row_ins_step   
                           - row_ins         
                              - 4.95% row_ins_index_entry_step            
                                 - 4.91% row_ins_index_entry            
                                    row_ins_clust_index_entry         
                                    - row_ins_clust_index_entry_low      
                                       - 2.63% btr_cur_optimistic_insert
                                          - 1.35% page_cur_tuple_insert   
                                             0.67% page_cur_insert_rec_low
                                          - 0.87% btr_cur_ins_lock_and_undo   
                                             0.59% trx_undo_report_row_operation      
                                       - 1.22% btr_pcur_t::open         
                                          1.20% btr_cur_search_to_nth_level
                                       - 0.55% btr_cur_pessimistic_insert
                                          - 0.55% btr_page_split_and_insert   
                                             0.51% page_validate      
         + 1.57% TableScanIterator::Read      
+    7.06%   0.03%mysqld   mysqld               [.] mtr_t::commit   
+    7.02%   0.00%mysqld   mysqld               [.] buf_validate      
+    7.01%   0.02%mysqld   mysqld               [.] buf_pool_validate_instance    我们知道对自增主键插入新数据时,是先获取一个区段锁,这样可以避免频繁持锁造成的性能劣化。而无显式定义主键表(其他可用于聚集索引的非空唯一索引也没有)时,会采用实例级的 DB_ROW_ID 作为该表的聚集索引,这个 DB_ROW_ID 每插入一行都需要请求加锁,因此会比自增主键表更加耗时。所以上面可以看到无主键表的多线程插入性能反而比单线程劣化。
2、接着调查有主键的情况下宽表造成性能劣化的情况。用perf查看造成性能劣化的瓶颈在哪里。
+   12.66%   0.05%mysqld       do_syscall_64   
-   12.65%    12.30%mysqld   mysqld               [.] ut_delay                                       
   - 7.46% start_thread            
      pfs_spawn_thread         
      handle_connection         
      do_command               
      dispatch_command         
      dispatch_sql_command      
      mysql_execute_command      
      Sql_cmd_dml::execute      
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 7.27% Query_result_insert::send_data
            write_record         
            handler::ha_write_row            
            ha_innobase::write_row         
            row_insert_for_mysql
            row_insert_for_mysql_using_ins_graph
            row_ins_step         
            row_ins            
            row_ins_index_entry_step         
            row_ins_index_entry
            row_ins_clust_index_entry      
            - row_ins_clust_index_entry_low   
               - 4.53% btr_pcur_t::open      
                  - btr_cur_search_to_nth_level
                     - 2.52% mtr_t::sx_lock   
                        rw_lock_sx_lock_gen
                        - pfs_rw_lock_sx_lock_func
                           + 2.52% rw_lock_sx_lock_func                  
                     - 1.85% buf_page_get_gen
                        - 1.84% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::single_page
                           - 1.81% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page
                              rw_lock_s_lock_gen
                              rw_lock_s_lock_func                     
                              rw_lock_s_lock_spin                     
                              ut_delay      
               - 2.07% btr_height_get         
                  btr_root_block_get         
                  btr_block_get
                  btr_block_get_func         
                  - buf_page_get_gen         
                     - 2.06% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::single_page   
                        - 2.05% Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page
                           rw_lock_s_lock_gen
                           rw_lock_s_lock_func
                           rw_lock_s_lock_spin
                           ut_delay         
               0.50% btr_cur_optimistic_insert
- 4.85% 0x7ffff7958793         
      - 4.70% std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> > >::_M_run
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::operator()
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::_M_invoke<0ul, 1ul, 2ul>
         std::__invoke<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>         
         std::__invoke_impl<void, Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>
         Detached_thread::operator()<void (*)(unsigned long), unsigned long>
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::operator()<, void>         
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::__call<void, , 0ul>      
         std::__invoke<void (*&)(unsigned long), unsigned long&>      
         - std::__invoke_impl<void, void (*&)(unsigned long), unsigned long&>
            - 4.53% io_handler_thread         
               - fil_aio_wait      
                  - 4.14% buf_page_io_complete
                     - 1.48% buf_flush_write_complete                     
                        - 1.48% mutex_enter_inline<PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> > >
                           PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::enter
                           TTASEventMutex<GenericPolicy>::enter         
                           TTASEventMutex<GenericPolicy>::spin_and_try_lock
                           TTASEventMutex<GenericPolicy>::is_free      
                           ut_delay         
                     - 1.38% ibuf_merge_or_delete_for_page               
                        - 1.19% ibuf_bitmap_get_map_page                  
                           buf_page_get_gen
                           Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::single_page   
                           Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page   
                           rw_lock_x_lock_gen
                           pfs_rw_lock_x_lock_func                     
                           rw_lock_x_lock_func
                           ut_delay         
                     - 1.04% mutex_enter_inline<PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> > >
                        PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::enter
                        TTASEventMutex<GenericPolicy>::enter            
                        TTASEventMutex<GenericPolicy>::spin_and_try_lock   
                        TTASEventMutex<GenericPolicy>::is_free         
                        ut_delay                                                
+   12.57%   0.41%mysqld       x64_sys_call      
+    9.93%   0.00%mysqld   mysqld               [.] buf_validate      
+    9.91%   0.06%mysqld   mysqld               [.] buf_pool_validate_instance      
+    9.73%   0.11%mysqld       __x64_sys_futex   
+    9.72%   0.30%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_debug_mutex_enter         
+    9.61%   0.13%mysqld       do_futex         
+    8.23%   0.03%mysqld   mysqld               [.] TableScanIterator::Read
+    8.20%   0.02%mysqld   mysqld               [.] handler::ha_rnd_next
+    8.17%   0.00%mysqld   mysqld               [.] ha_innobase::rnd_next
+    8.17%   0.00%mysqld   mysqld               [.] ha_innobase::general_fetch      
+    8.08%   0.05%mysqld   mysqld               [.] row_search_mvcc   
+    7.75%   0.02%mysqld   mysqld               [.] buf_page_t::Latching_rules_helpers::assert_latches_let_distinguish
+    7.71%   0.03%mysqld   mysqld               [.] buf_page_t::is_io_fix_write      
+    7.41%   0.04%mysqld   mysqld               [.] ut::Stateful_latching_rules<buf_io_fix, 3ul>::assert_latches_let_distinguish
+    7.10%   0.01%mysqld   mysqld               [.] btr_cur_optimistic_insert         
+    6.98%   0.02%mysqld   mysqld               [.] Buf_fetch_normal::get
+    6.76%   0.29%mysqld   mysqld               [.] PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::trylock
+    6.50%   0.02%mysqld   mysqld               [.] Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page
+    6.15%   0.04%mysqld   mysqld               [.] ut::Stateful_latching_rules<buf_io_fix, 3ul>::assert_latches_let_distinguish
+    6.11%   0.02%mysqld   mysqld               [.] ut::Stateful_latching_rules<buf_io_fix, 3ul>::can_leave
+    5.92%   0.27%mysqld       futex_wait      
+    5.89%   0.11%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_debug_mutex_exit
+    5.89%   0.01%mysqld   mysqld               [.] btr_block_get   
+    5.88%   0.00%mysqld   mysqld               [.] btr_block_get_func   
+    5.74%   0.02%mysqld   mysqld               [.] rw_lock_s_lock_func   
+    5.50%   0.01%mysqld   mysqld               [.] PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::enter
-    5.49%   4.80%mysqld   mysqld               [.] unlikely         
   - 3.89% start_thread            
      pfs_spawn_thread         
      handle_connection         
      do_command               
      dispatch_command         
      dispatch_sql_command      
      mysql_execute_command      
      Sql_cmd_dml::execute      
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 3.37% Query_result_insert::send_data
            write_record         
            handler::ha_write_row            
            ha_innobase::write_row         
            row_insert_for_mysql
            row_insert_for_mysql_using_ins_graph
            row_ins_step         
            row_ins            
            - row_ins_index_entry_step         
               - 3.33% row_ins_index_entry   
                  row_ins_clust_index_entry
                  - row_ins_clust_index_entry_low
                     - 1.34% btr_pcur_t::open
                        - 1.34% btr_cur_search_to_nth_level               
                           0.87% page_cur_search_with_match            
                     - 1.26% btr_cur_pessimistic_insert                  
                        1.19% btr_page_split_and_insert               
         + 0.52% TableScanIterator::Read      
   0.90% 0x7ffff7958793         
   0.69% unlikely                                           可以看到除了上面第一点提到的索引分裂的影响外,还增加了页分裂以及页读写相关的 I/O 操作影响性能,宽表情况下对于读写性能比短数据更加依赖机器的性能和配置,并且会随着写入数据的增加降低写入效率。
同样的,看看单线程情况下宽表的 perf 情况。
+    8.05%   0.02%mysqld   mysqld               [.] ut::Stateful_latching_rules<buf_io_fix, 3ul>::can_leave
+    7.95%   0.00%mysqld   mysqld               [.] mutex_enter_inline<PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> > >
+    7.81%   0.03%mysqld       x64_sys_call      
-    7.50%   7.50%mysqld   mysqld               [.] ut_delay         
   - 7.41% 0x7ffff7958793         
      - 7.36% std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> > >::_M_run
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::operator()
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::_M_invoke<0ul, 1ul, 2ul>
         std::__invoke<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>         
         std::__invoke_impl<void, Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>
         Detached_thread::operator()<void (*)(unsigned long), unsigned long>
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::operator()<, void>         
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::__call<void, , 0ul>      
         std::__invoke<void (*&)(unsigned long), unsigned long&>      
         - std::__invoke_impl<void, void (*&)(unsigned long), unsigned long&>
            - 7.34% io_handler_thread         
               fil_aio_wait      
               - buf_page_io_complete         
                  - 5.01% buf_flush_write_complete
                     mutex_enter_inline<PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> > >   
                     PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::enter
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::enter               
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::spin_and_try_lock   
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::is_free            
                     ut_delay   
                  - 1.25% ibuf_merge_or_delete_for_page                  
                     ibuf_bitmap_get_map_page
                     buf_page_get_gen      
                     Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::single_page         
                     Buf_fetch<Buf_fetch_normal>::mtr_add_page         
                     rw_lock_x_lock_gen      
                     pfs_rw_lock_x_lock_func
                     rw_lock_x_lock_func   
                     ut_delay   
                  - 1.08% mutex_enter_inline<PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> > >   
                     PolicyMutex<TTASEventMutex<GenericPolicy> >::enter
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::enter               
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::spin_and_try_lock   
                     TTASEventMutex<GenericPolicy>::is_free            
                     ut_delay   
+    7.30%   0.04%mysqld   mysqld               [.] buf_page_t::Latching_rules_helpers::assert_latches_let_distinguish
+    4.37%   0.00%mysqld   mysqld               [.] Fil_system::flush_file_spaces   
-    4.14%   3.88%mysqld   mysqld               [.] unlikely                                                                                          
   - 2.75% start_thread            
      pfs_spawn_thread         
      handle_connection         
      do_command               
      dispatch_command         
      dispatch_sql_command      
      mysql_execute_command      
      Sql_cmd_dml::execute      
      Sql_cmd_dml::execute_inner
      Query_expression::execute
      - Query_expression::ExecuteIteratorQuery
         - 2.46% Query_result_insert::send_data
            write_record         
            handler::ha_write_row            
            ha_innobase::write_row         
            row_insert_for_mysql
            row_insert_for_mysql_using_ins_graph
            row_ins_step         
            - row_ins            
               - 2.44% row_ins_index_entry_step
                  - 2.41% row_ins_index_entry
                     row_ins_clust_index_entry
                     - row_ins_clust_index_entry_low                     
                        - 0.97% btr_pcur_t::open
                           - btr_cur_search_to_nth_level                  
                              0.55% page_cur_search_with_match         
                        - 0.80% btr_cur_pessimistic_insert               
                           0.70% btr_page_split_and_insert            
   - 1.13% 0x7ffff7958793         
      - 1.02% std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> > >::_M_run
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::operator()
         std::thread::_Invoker<std::tuple<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long> >::_M_invoke<0ul, 1ul, 2ul>
         std::__invoke<Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>         
         std::__invoke_impl<void, Detached_thread, void (*)(unsigned long), unsigned long>
         Detached_thread::operator()<void (*)(unsigned long), unsigned long>
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::operator()<, void>         
         std::_Bind<void (*(unsigned long))(unsigned long)>::__call<void, , 0ul>      
         std::__invoke<void (*&)(unsigned long), unsigned long&>      
         - std::__invoke_impl<void, void (*&)(unsigned long), unsigned long&>
            - 0.70% io_handler_thread         
               - fil_aio_wait      
                  - 0.65% buf_page_io_complete
                     buf_flush_write_complete
                     dblwr::write_complete   
                     Double_write::write_complete                     
                     fil_flush_file_spaces   
                     Fil_system::flush_file_spaces                     
                     - Fil_shard::flush_file_spaces                     
                        + 0.65% Fil_shard::acquire            
+    3.97%   0.58%mysqld   mysqld               [.] Fil_shard::flush_file_spaces对比多线程和单线程的堆栈信息,可以看到多线程下抢 I/O 资源情况变严重,同时索引分裂和页分裂更严重,要花更多时间进行页位置比较、计算数据占用的空间和插入,另外由于抢锁导致多线程性能劣化更严重。
三、问题解决方案

通过上面分析发现,要想保证多线程插入速度比单线程快需要满足一定的条件:

[*]目标表有主键,当主键列没有设置自增属性的情况下,每个线程间的主键值需要是离散且单个线程内主键值需要连续,这是为了保证索引插入的性能最高。比如线程1主键值为,线程2主键值为,线程3主键值为这样排列效率会比分三个线程高很多。
[*]如果目标表主键是自增主键的话,因为无法定义自增主键的值,只能按照插入时候确定键值,因此自增主键会比非自增主键多线程离散值性能慢,但是因为自增主键持有的是区段锁,因此不会频繁持锁方面性能又会比非自增主键好。实际使用的时候还是要看源表的数据分布情况以及目标表结构来决定要怎么分配多线程的插入主键值。
[*]目标表是宽表时,从上面的测试数据来看单行数据超过 520Bytes 多线程就开始劣化了,因此多线程插入只针对窄表有效。
四、问题总结

一般我们都认为多线程插入数据肯定比单线程插入快,但是通过本次的测试和分析可以看到实际情况需要结合数据库参数配置、索引、存储页以及磁盘的 I/O 性能等一起看,还要看源表主键值分布情况和目标表的表结构,并不是所有多线程插入都能产生更好的效果节省时间,有时候反而可能多线程比单线程更耗时间以及资源。

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