case描述:

  innodb中,父表和子表通过foreign constraint进行关联, 因为在更新数据时需要check 外键constraint,如果父表被大量的子表reference,
那么在open的时候,需要open所有的child table和所有的foreign constraint,导致时间过长,产生long semaphore wait 。

分析过程:

  case 用例:

CREATE TABLE `t1` (
`f1` int() NOT NULL,
PRIMARY KEY (`f1`)
) ENGINE=InnoDB CREATE TABLE `fk_1` (
`f1` int() NOT NULL,
PRIMARY KEY (`f1`),
CONSTRAINT `pc1` FOREIGN KEY (`f1`) REFERENCES `t1` (`f1`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE
) ENGINE=InnoDB
...... 这里建了fk_[-]张表。

1. 背景:innodb数据字典

  innodb使用系统表空间保存表相关的数据字典,系统的数据字典包括:

  • SYS_TABLES
  • SYS_INDEXES
  • SYS_COLUMNS
  • SYS_FIELDS
  • SYS_FOREIGN
  • SYS_FOREIGN_COLS
  • SYS_STATS

  在load某个表的时候,分别从这些表中把表相关的index,column, index_field, foreign, foreign_col数据保存到dictionary cache中。
对应的内存对象分别是:dict_col_struct,dict_field_struct,dict_index_struct,dict_table_struct,dict_foreign_struct。
这些对象全局唯一,在dictionary cache只保留一份,并使用dict_sys->mutex进行同步保护,所有open的handler引用到这些对象上。

注意:系统的数据字典同样是innodb的聚簇索引表,并受redo保护。

  

2. open过程

入口函数ha_innobase::open()
dict_load_table:

1. 通过sys_tables系统表,load table相关的定义
2. 通过sys_indexes系统表,根据table_id load 所有相关index
3. 通过sys_columns系统表,根据table_id load 所有的columns
4. 通过sys_fields系统表,根据index_id load 所有index的field
5. 通过sys_foreign系统表,load所有关联的表和foreign key

在load这些定义的时候,过程都是:
  1. 通过某个字段,查找系统字典表
  2. 根据查询的记录建立内存对象,并加入到全局cache中

但在load foreign的时候,会有一些不同,因为foreign key于两张表相关联。下面详细介绍下load foreign的过程。

3. load foreign的详细过程

  如下图所示foreign的关联关系:

  

load的步骤:

3.1: 根据表名t1 查找sys_foreign. 而sys_foreign表上一共有三个索引:     

    index_1(id): cluster_index
    index_2(for_name): secondary_index
    index_3(ref_name): secondary_index

所以,根据for_name='t1', ref_name='t1'检索出来所有相关的foreign_id.

3.2: 根据3.1检索出来的foreign_id, load foreign对象,并打开相关fk_[1-10000]表。

3.3: 加入cache

  因为没有专门的cache,foreign分别加入到for_name->foreign_list, ref_name->refence_list
问题的关键:因为foreign是全局唯一的,但foreign又与两个表关联,所以,有可能在open 其它表的时候
已经打开过,所以,create foreign对象后,需要判断以下四个list,是否已经存在,如果存在就直接使用。

dict_foreign_find:分别查询这四个list,如果已经存在,则free新建的foreign对象,引用已经存在的。
    for_name->foreign_list
    for_name->refence_list
    ref_name->foreign_list
    ref_name->refence_list

如果不存在,把新建的foreign加入到for_name->foreign_list,ref_name->refence_list链表中。

4. 问题的原因:

  因为第一次load,所以find都没有找到,但这四个都是list,随着open的越来越多,检索的代价越来越大。
而整个过程中,都一直持有trx_sys->mutex,最终导致了long semaphore wait。

5. 问题改进方法:

  

  在MySQL 5.5.39版本中,进行了修复,修复的方法就是,除了foreign_list,referenced_list。
另外又增加了两个red_black tree,如下源码所示:

struct dict_table_struct{
table_id_t id;   /*!< id of the table */
mem_heap_t* heap; /*!< memory heap */
char* name;     /*!< table name */
UT_LIST_BASE_NODE_T(dict_foreign_t)
foreign_list;          /*!< list of foreign key constraints in the table; these refer to columns in other tables */
UT_LIST_BASE_NODE_T(dict_foreign_t)
referenced_list;/*!< list of foreign key constraints which refer to this table */
ib_rbt_t* foreign_rbt; /*!< a rb-tree of all foreign keys listed in foreign_list, sorted by foreign->id */
ib_rbt_t* referenced_rbt; /*!< a rb-tree of all foreign keys listed in referenced_list, sorted by foreign->id */

在初始化list的时候,初始化一份red_black tree. 在dict_foreign_find的过程中,直接查找rbt,这样查询的代价大大降低。

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