mysql 优先队列_MySQL threadpool（优先队列）介绍及性能测试

背景介绍

MySQL常用(目前线上使用)的线程调度方式是one-thread-per-connection(每连接一个线程)，server为每一个连接创建一个线程来服务，连接断开后，这个线程进入thread_cache或者直接退出(取决于thread_cache设置及系统当前已经cache的线程数目)，one-thread-per-connection调度的好处是实现简单，而且能够在系统没有遇到瓶颈之前保证较小的响应时间，比较适合活跃的长连接的应用场景，而在大量短连接或者高并发情况下，one-thread-per-connection需要创建/调度大量的线程，产生较高的的context-switch代价，从而使得系统性能下降

为了解决这个问题，Oracle和MariaDB分别推出了threadpool方案，目前Oracle的threadpool实现为plugin方式，并且只添加到在Enterprise版本中，没有公布代码，MariaDB threadpool在5.5版本中引入，我们一直密切关注社区动态并在第一时间测试了MariaDB threapool性能，并且发现了一些其中的问题，比如：要像发挥线程池的优势，需要尽量控制线程池中线程数目，否则会退化成one-thread-per-connection，而如果严格控制线程池中线程数据，可能会出现调度上的死锁，percona在移植MariaDB threadpool的实现后进一步优化了线程池性能，通过引入优先队列很好解决了这个问题，经测试效果明显，因此我们将这个特性port到了AliMySQL中

实现简介

1、threadpool中worker线程处理单位为一个statement，而不是one-thread-per-connection对应的一个连接；当worker线程处理完A连接发送来的一个sql后，A连接没有立刻发送第二条sql，worker线程回去服务其它连接发送来的sql，因此worker线程工作效率更高，系统需要的线程数也更少

2、threadpool本质上是一个生产者-消费者模型，为了减小竞争，threadpool被划分为N个group(n默认为cpu核心数)，连接发送的sql根据连接id分配到不同的group中，因此，同一个连接发送的所有sql是被同一个group中的worker线程处理的

3、每个group都有2个任务队列， 即优先队列和普通队列 ，如果一个sql所在的事务已经开启，则将任务放到优先队列中，否则放到普通队列中，worker线程优先从优先队列中取任务执行，当优先队列为空则从普通队列取任务执行，这个可以保证已经开启的事务优先得到执行，从而尽早释放其占用的资源(主要是锁)，可以有效减小响应时间，别且避免调度上的死锁(A和B被分到不同的group中，A事务已经开启，并且获得了锁，可能无法立即得到调度执行，B事务依赖A事务释放锁资源，但是先于A得到调度)

4、每个group中每个worker线程地位一样，如果遇到任务队列为空的情况，线程会调用epoll_wait批量取任务

5、threadpool额外创建了一个timer线程，每隔一段时间检查一遍所有的group，如果发现group出现异常(堵塞/超时/worker线程数目不够)，及时唤醒线程

关于MySQL线程调度方案接口以及threadpool实现细节可以参考之前我写的两篇博客： mysql thread sheduler 源码分析 ， mariadb 5.5 threadpool 源码分析

threadpool相关参数

root@(none) 05:33:27>showglobal variables like '%thread_pool%';+-------------------------------+--------------+| Variable_name | Value |+-------------------------------+--------------+| thread_pool_high_prio_mode | transactions || thread_pool_high_prio_tickets | 4294967295 || thread_pool_idle_timeout | 60 || thread_pool_max_threads | 100000 || thread_pool_oversubscribe | 3 || thread_pool_size | 24 || thread_pool_stall_limit | 500 |+-------------------------------+--------------+7 rows in set(0.00 sec)

> thread_pool_high_prio_mode

有三个取值：transactions / statements / none

transactions(default): 使用优先队列和普通队列，对于事务已经开启的statement，放到优先队列中，否则放到普通队列中

statements：只使用优先队列

none: 只是用普通队列，本质上和statements相同，都是只是用一个队列

> thread_pool_high_prio_tickets

取值0~4294967295，当开启了优先队列模式后(thread_pool_high_prio_mode=transactions)，每个连接最多允许thread_pool_high_prio_tickets次被放到优先队列中，之后放到普通队列中，默认为4294967295

> thread_pool_idle_timeout

worker线程最大空闲时间，单位为秒，超过限制后会退出，默认60

> thread_pool_max_threads

threadpool中最大线程数目，所有group中worker线程总数超过该限制后不能继续创建更多线程，默认100000

> thread_pool_oversubscribe

一个group中线程数过载限制，当一个group中线程数超过次限制后，继续创建worker线程会被延迟，默认3

> thread_pool_size

threadpool中group数量，默认为cpu核心数，server启动时自动计算

> thread_pool_stall_limit

timer线程检测间隔，单位为毫秒，默认500

性能测试

测试硬件：

mysql服务器：myb160031.cm3

mytest压力机：mya094004.cm3

两台机器都为24核心cpu，192G内存

性能指标：

QPS/TPS/RT(Response time)

实验对照

one-thread-per-connection: 基准数据

threadpool(high prio off): 线程池方案，优先队列不开启

threadpool(high prio on): 线程池方案，开启优先队列

只读场景

tc_read_1_3(读取数据占所有数据1/3)，tcbuyer_0000(数据量120G)，sql序列：

setautocommit=0; select...; commit; select; commit;...

QPS：

RT：

结果说明

threadpool方案，开启优先队列后能够在高并发下维持最高性能，且RT更低，而不开启优先队列，在高并发下性能甚至会比one-thread-per-connection低，原因：本测试中，sql执行序列为：

set autocommit=0; select…; commit; select…; commit;…在不开启优先队列的情况下，因为线程池以statement为调度单位，会导致事务链表相对于one-thread-per-connection更长

读写场景>

tc_rw_5_1(读写压力为5:1)，tcbuyer_0000(数据量约120G)，sql序列：

setautocommit=0; update;update;commit/select;select;commit/update;select;commit/...

QPS + TPS

RT：

结果说明

开启优先队列的threadpool在高并发下可以保持最高性能，同时rt也较小，而one-thread-per-connection与不开启优先队列的threadpool调度方案在高并发下性能急剧下降，rt明显升高

测试结论

开启优先队列的threadpool通过优先调度已开启事务缩短事务执行时间，在高并发下可以保持最高性能，同时保证较小的rt