JDBC与MySQL临时表空间的分析

发布时间:2020-05-14 浏览次数:188

背景

应用 JDBC 连接参数采用 useCursorFetch=true,查询结果集存放在 mysqld 临时表空间中,导致ibtmp1 文件大小暴增到90多G,耗尽服务器磁盘空间。为了限制临时表空间的大小,设置了:


innodb_temp_data_file_path = ibtmp1:12M:autoextend:max:2G


问题描述

在限制了临时表空间后,当应用仍按以前的方式访问时,ibtmp1文件达到2G后,程序一直等待直到超时断开连接。 SHOW PROCESSLIST显示程序的连接线程为sleep状态,state和info信息为空。 这个对应用开发来说不太友好,程序等待超时之后要分析原因也缺少提示信息。


问题分析过程

为了分析问题,我们进行了以下测试

测试环境:

  • mysql:5.7.16

  • java:1.8u162

  • jdbc 驱动:5.1.36

  • OS:Red Hat 6.4


1. 手工模拟临时表超过最大限制的场景

模拟以下环境:

  • ibtmp1:12M:autoextend:max:30M

  • 将一张 500万行的 sbtest 表的 k 字段索引删除

运行一条 group by 的查询,产生的临时表大小超过限制后,会直接报错:


select sum(k) from sbtest1 group by k; 
ERROR 1114 (HY000): The table '/tmp/#sql_60f1_0' is full


2. 检查驱动对 mysql 的设置

我们上一步看到,sql 手工执行会返回错误,但是 jdbc 不返回错误,导致连接一直 sleep,怀疑是 mysql 驱动做了特殊设置,驱动连接 mysql,通过 general_log 查看做了哪些设置。未发现做特殊设置。


3. 测试 JDBC 连接

问题的背景中有对JDBC做特殊配置:useCursorFetch=true,不知道是否与隐藏报错有关,接下来进行测试:


JDBC与MySQL临时表空间的分析-爱可生



发现以下现象:


  • 加参数 useCursorFetch=true时,做同样的查询确实不会报错这个参数是为了防止返回结果集过大而采用分段读取的方式。即程序下发一个 sql 给 mysql 后,会等 mysql 可以读结果的反馈,由于 mysql 在执行sql时,返回结果达到 ibtmp 上限后报错,但没有关闭该线程,该线程处理 sleep 状态,程序得不到反馈,会一直等,没有报错。如果 kill 这个线程,程序则会报错。

  • 不加参数 useCursorFetch=true时,做同样的查询则会报错


JDBC与MySQL临时表空间的分析-爱可生



结论


  1. 正常情况下,sql 执行过程中临时表大小达到 ibtmp 上限后会报错;

  2. 当JDBC设置 useCursorFetch=true,sql 执行过程中临时表大小达到 ibtmp 上限后不会报错。

解决方案


进一步了解到使用 useCursorFetch=true 是为了防止查询结果集过大撑爆 jvm;

但是使用 useCursorFetch=true 又会导致普通查询也生成临时表,造成临时表空间过大的问题;

临时表空间过大的解决方案是限制 ibtmp1 的大小,然而 useCursorFetch=true 又导致JDBC不返回错误。

所以需要使用其它方法来达到相同的效果,且 sql 报错后程序也要相应的报错。除了 useCursorFetch=true 这种段读取的方式外,还可以使用流读取的方式。流读取程序详见附件部分。


  • 报错对比

    • 段读取方式,sql 报错后,程序不报错

    • 流读取方式,sql 报错后,程序会报错


  • 内存占用对比

这里对比了普通读取、段读取、流读取三种方式,初始内存占用 28M 左右:

  • 普通读取后,内存占用 100M 多

  • 段读取后,内存占用 60M 左右

  • 流读取后,内存占用 60M 左右


补充知识点


MySQL共享临时表空间知识点


MySQL 5.7在 temporary tablespace上做了改进,已经实现将 temporary tablespace 从 ibdata(共享表空间文件)中分离。并且可以重启重置大小,避免出现像以前 ibdata 过大难以释放的问题。

其参数为:innodb_temp_data_file_path


1. 表现

MySQL启动时 datadir 下会创建一个 ibtmp1 文件,初始大小为 12M,默认值下会无限扩展:

通常来说,查询导致的临时表(如group by)如果超出 tmp_table_size、max_heap_table_size 大小限制则创建 innodb 磁盘临时表(MySQL5.7默认临时表引擎为 innodb),存放在共享临时表空间;

如果某个操作创建了一个大小为100 M的临时表,则临时表空间数据文件会扩展到 100M大小以满足临时表的需要。当删除临时表时,释放的空间可以重新用于新的临时表,但 ibtmp1 文件保持扩展大小。


2. 查询视图

可查询共享临时表空间的使用情况:


SELECT FILE_NAME, TABLESPACE_NAME, ENGINE, INITIAL_SIZE, TOTAL_EXTENTS*EXTENT_SIZE AS TotalSizeBytes, DATA_FREE,MAXIMUM_SIZE FROM INFORMATION_SCHEMA.FILES WHERE TABLESPACE_NAME = 'innodb_temporary'\G

*************************** 1. row ***************************
FILE_NAME: /data/mysql5722/data/ibtmp1
TABLESPACE_NAME: innodb_temporary
ENGINE: InnoDB
INITIAL_SIZE: 12582912
TotalSizeBytes: 31457280
DATA_FREE: 27262976
MAXIMUM_SIZE: 31457280
1 row in set (0.00 sec)


3. 回收方式

重启 MySQL 才能回收


4. 限制大小

为防止临时数据文件变得过大,可以配置该 innodb_temp_data_file_path (需重启生效)选项以指定最大文件大小,当数据文件达到最大大小时,查询将返回错误:


innodb_temp_data_file_path=ibtmp1:12M:autoextend:max:2G


5. 临时表空间与 tmpdir 对比

共享临时表空间用于存储非压缩InnoDB临时表(non-compressed InnoDB temporary tables)、关系对象(related objects)、回滚段(rollback segment)等数据;

tmpdir 用于存放指定临时文件(temporary files)和临时表(temporary tables),与共享临时表空间不同的是,tmpdir存储的是compressed InnoDB temporary tables。

可通过如下语句测试:

CREATE TEMPORARY TABLE compress_table (id int, name char(255)) ROW_FORMAT=COMPRESSED;

CREATE TEMPORARY TABLE uncompress_table (id int, name char(255)) ;


附件

SimpleExample.java

import java.sql.Connection;

import java.sql.DriverManager;

import java.sql.PreparedStatement;

import java.sql.ResultSet;

import java.sql.SQLException;

import java.sql.Statement;

import java.util.Properties;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class SimpleExample {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

Properties props = new Properties();

props.setProperty("user", "root");

props.setProperty("password", "root");

SimpleExample engine = new SimpleExample();

// engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false");

engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false&useCursorFetch=true");

}

final AtomicLong tmAl = new AtomicLong();

final String tableName="test";

public void execute(Properties props,String url) {

CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);

long start = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < 1; i++) {

TestThread insertThread = new TestThread(props,cdl, url);

Thread t = new Thread(insertThread);

t.start();

System.out.println("Test start");

}

try {

cdl.await();

long end = System.currentTimeMillis();

System.out.println("Test end,total cost:" + (end-start) + "ms");

} catch (Exception e) {

}

}


class TestThread implements Runnable {

Properties props;

private CountDownLatch countDownLatch;

String url;

public TestThread(Properties props,CountDownLatch cdl,String url) {

this.props = props;

this.countDownLatch = cdl;

this.url = url;

}

public void run() {

Connection connection = null;

PreparedStatement ps = null;

Statement st = null;

long start = System.currentTimeMillis();

try {

connection = DriverManager.getConnection(url,props);

connection.setAutoCommit(false);

st = connection.createStatement();


//st.setFetchSize(500);

st.setFetchSize(Integer.MIN_VALUE); //仅修改此处即可


ResultSet rstmp;


st.executeQuery("select sum(k) from sbtest1 group by k");

rstmp = st.getResultSet();

while(rstmp.next()){


}

} catch (Exception e) {

System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);

System.out.println(new java.util.Date().toString());

e.printStackTrace();

} finally {

if (ps != null)

try {

ps.close();

} catch (SQLException e1) {

e1.printStackTrace();

}

if (connection != null)

try {

connection.close();

} catch (SQLException e1) {

e1.printStackTrace();

}

this.countDownLatch.countDown();

}

}

}

}

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