MySQL中间件之ProxySQL(5)：线程、线程池、连接池

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1.ProxySQL的线程

ProxySQL由多个模块组成，是一个多线程的daemon类程序。每个模块都有一个或多个线程去执行任务。

例如，以下是刚启动ProxySQL时的进程情况，一个main进程，一个主线程，21个线程。

[root@s1 ~]# pstree | grep proxy    
        |-proxysql---proxysql---21*[{proxysql}]

下面是正常运行时使用的线程列表：

1.1 Main thread

这其实是一个进程，该进程只负责引导、启动核心模块以及启动其它核心线程。

1.2 Admin thread

该线程负责以下几件事：

• 初始化并引导启动Admin接口。
  
• 从磁盘数据库或配置文件中加载配置，为ProxySQL的运行提供环境。
  
• 启动一个监听者，让其负责监听并接受到Admin接口的新连接，并为每个这样的连接创建一个新线程。

所以，每连接一次admin接口，就会新生成一个线程。每次退出admin接口时，减去一个线程。

1.3 MySQL workers

mysql-threads线程负责处理MySQL流量，包括所有来自客户端的连接以及所有到后端服务器节点的连接。也就是：用少量线程处理任意多数量的连接。

MySQL workers线程在相同的端口上进行监听。当新客户端发起连接请求，其中一个MySQL worker线程将成功接受该连接，并创建一个MySQL会话(session)：客户端和会话绑定在该worker线程上，直到连接断开。换句话说，在断开连接之前，某客户端的所有连接总是被同一个worker线程处理。

默认情况下，MySQL worker的线程数量为4。

mysql> select @@mysql-threads;
+-----------------+
| @@mysql-threads |
+-----------------+
| 4               |
+-----------------+

mysql-threads变量修改后，必须重启ProxySQL才能生效，这是少有的需要重启的变量之一(另一个是mysql-stacksize)。例如，修改为8个mysql worker线程。

set mysql-threads=8;
save mysql variables to disk;

select * from runtime_global_variables 
 where variable_name='mysql-threads';
+---------------+----------------+
| variable_name | variable_value |
+---------------+----------------+
| mysql-threads | 4              |
+---------------+----------------+

service proxysql stop
service proxysql start

select * from runtime_global_variables 
 where variable_name='mysql-threads';
+---------------+----------------+
| variable_name | variable_value |
+---------------+----------------+
| mysql-threads | 8              |
+---------------+----------------+

1.4 MySQL auxiliary threads

这些线程其实就是空闲线程(idle threads)。

如果proxysql使用--idle-threads选项启动，每个worker线程都会伴随启动一个auxiliary线程。每个worker线程以及它的auxiliary线程一起工作：第一个线程处理活动的连接，并将所有的空闲连接派遣到第二个线程上，但第二个线程只要等待到了发生在空闲连接上的一个事件(或超时)，就会将连接还给第一个线程。

当活动的客户端连接数量远少于空闲客户端连接数量时，强烈建议使用"idle threads"。这使得ProxySQL可以处理几十万个连接(测试时是100W个连接)。

1.5 Monitor模块相关的线程

monitor模块有自己的线程管理系统，还有自己的线程池。正常情况下，monitor模块有以下几个线程：

• 一个master线程，负责生成、协调其它monitor相关的线程。
  
• 一个负责监控connect的线程。
  
• 一个负责监控ping的线程。
  
• 一个负责监控read_only的线程。
  
• 一个负责监控replication lag的线程。
  
• 一个线程池提供monitor worker线程，上面每个监控线程都是任务的生产者，worker线程从任务队列消费一个任务并执行该任务。该线程池初始时默认为mysql thread的两倍。

线程池负责执行所有的检查任务，并通过以上各调度线程来监控调度情况。线程池会基于监控队列中待检查的数量多少而自动增长、收缩。基于检查的结果，会使用相同的线程对结果进行处理，例如避开一个节点、重新配置一个主机组。

1.6 Query Cache purge thread

该线程是需要时才生成的，它扮演的是垃圾收集器，回收查询缓存。通过垃圾收集器，可保证在客户端等待响应的过程中绝不会回收缓存。

1.7 其它线程

在ProxySQL运行过程中，偶尔会派生临时线程，这些临时线程是为了向后端发送KILL语句，以便杀掉后端服务器上对查询长时间无响应的查询线程。

此外，ilbmariadbclient库还会使用一些后台线程，这些线程是为了和后端MySQL server进行一些特定的异步交互任务。

还有一些模块，例如内置的Http server，正处于实验阶段的cluster、ClickHouse Server、SQLite3 Server，如果启用了这些功能，则会按需创建它们对应的线程。

2.ProxySQL的线程池

在ProxySQL中，有两个地方使用了线程池：

• 快速建立和后端MySQL的连接：ProxySQL为了尽快和后端MySQL建立新的TCP连接，使用了一个线程池来等待accept()返回新连接。
  
• Monitor模块：为了尽快执行各监控线程生产的监控任务，monitor模块提供了一个monitor worker线程池，可以快速从任务队列中消费任务。

需要注意的是，正常情况下，MySQL worker线程是最繁忙、最消耗CPU资源的部分，但在一个极其繁忙的环境下，monitor模块需要监控的连接数过多，消耗的CPU也是不可忽视的。

3.ProxySQL的连接池

ProxySQL同样有两个连接池，和线程池部分是对应的。

3.1 快速连接到后端MySQL节点

线程池是为了快速和后端建立新的TCP连接，而这里的连接池是为了快速和后端建立连接。

ProxySQL使用一个连接池来存放一定数量的"之前已经和某后端建立连接，但当前是空闲连接"的连接。当需要向这些连接对应的后端发送新的数据包时，可以快速地取回连接，因为这些连接早已经被打开。

当应用程序发送了一个MySQL请求给ProxySQL时，ProxySQL首先解析要路由到哪个后端，如果连接池中已经有和该后端的连接，将重用该连接，否则将创建一个新的和后端的连接。

当处理完客户端的请求后，连接会还回主机组管理器(HostGroup Manager)。如果主机组管理器判断了该连接是可以被安全共享的，且连接池未满，则该连接会放进连接池。

放进连接池的连接都是空闲连接，正在使用的连接是不可能进入连接池的。ProxySQL会定期发送ping消息来维持空闲连接。如果某连接从上一次ping之后，如果还没有被使用，则该连接被定义为空闲连接。对于空闲连接ping的时间间隔由变量mysql-ping_interval_server_msec控制。

但是，不是所有的未使用的连接都会放进连接池。该变量用来控制某后端的空闲连接和最大总连接数的百分比。对于每个hostgroup/backend，主机组管理器只会保持连接池中的最大连接数为mysql-free_connections_pct * mysql_servers.max_connections / 100。池中的每个空闲连接都通过间断性的ping来维持它的打开状态。

当一个连接放回连接池时，会计算这个连接之后还能处理多少个语句，当处理的语句数量达到该阈值后，将关闭该连接(v1.4.3之前)或者重置该连接(从v1.4.4开始)。

3.1.1 相关变量

mysql-ping_interval_server_msec
ProxySQL为了维持和后端的空闲连接，每隔一段时间发送一次ping，该变量指定发起ping的时间间隔。默认值为10000毫秒(即10秒)。

mysql-ping_timeout_server
ProxySQL为了维持和后端的空闲连接，每隔一段时间发送一次ping。该变量指定ping得到回复的超时时间。默认值为200毫秒。

mysql-connection_max_age_ms
当该变量设置的值大于0时(单位毫秒)，如果某个空闲连接(当前没有任何会话使用)的空闲时长超过了这里设置的值，则这个连接会关闭。默认值为0，表示不会因为存活时间而关闭空闲连接。

3.2 Monitor模块的连接池

Monitor有它自己的连接池。当连接池中空闲连接的空闲时长达到了3 * mysql-monitor_ping_interval(毫秒)后，该空闲连接将自动被purge。

变量mysql-monitor_ping_interval的默认值为1分钟(60000毫秒)，所以，monitor连接池中的空闲连接默认最长维持3分钟。