[MySQL 源码] 从buffer pool中获取空闲block流程

当我们将一个page读入内存时,需要先为其分配一个block,从buffer pool中获取。入口函数为buf_LRU_get_free_block
之前在http://mysqllover.com/?p=303有简要介绍,这里详细看看,当然,跟最近博客的主题一样,我们还是主要针对压缩表来分析。

以下分析基于Percona Server 5.5.18

buf_LRU_get_free_block
loop:
1.block = buf_LRU_get_free_only(buf_pool)
首先从buf_pool->free链表尾部读取,如果有空闲页,则将其从buf_pool->free中移除,设置bpage->state=BUF_BLOCK_READY_FOR_USE,然后返回
上述流程需要加buf_pool->free_list_mutex锁

2.如果1获得了一个block,还需要重置压缩页描述符block->page.zip为0,然后直接返回

3.如果在buf_pool->free上没有block,则从buf_pool->LRU或unzip_LRU的尾部开始扫描,尝试找一个空闲block.
freed = buf_LRU_search_and_free_block(buf_pool, n_iterations); //n_iterations是一个计数器,表示尝试释放但失败的次数。
A.持有buf_pool->LRU_list_mutex锁
B.首先,尝试从buf_pool->unzip_LRU上释放block,这种情况下不会释放压缩页数据
freed = buf_LRU_free_from_unzip_LRU_list(buf_pool, n_iterations, have_LRU_mutex);

>>判断是否从unzip_LRU上驱逐block

理论上讲,从buf_pool->unzip_LRU上应该更容易获得一个block,因为我们可以选择一个脏块(只驱逐解压页),但当我们尝试5次还是没有找到时,则直接返回到正常的驱逐block的逻辑,即从LRU上获取

另外也有函数buf_LRU_evict_from_unzip_LRU用来判断是否从unzip_LRU上驱逐block,其判断逻辑如下:

>>>需要持有buf_pool->LRU_list_mutex

>>>如果buf_pool->unzip_LRU长度为0 ,返回FALSE

>>>如果buf_pool->unzip_LRU小于buf_pool->LRU的十分之一,返回FALSE

>>>如果buf_pool->freed_page_clock == 0,表示之前没有进行过任何block驱逐,默认假设工作负载为disk bound,返回TRUE

freed_page_clock是一个序列号,用来计数从LRU尾部移除的block数,可以不加锁读取该变量

>>>计算最近的平均IO量

    io_avg = buf_LRU_stat_sum.io / BUF_LRU_STAT_N_INTERVAL

        + buf_LRU_stat_cur.io;

最近50秒的平均IO+当前的IO,获得最近的平均IO负载

    unzip_avg = buf_LRU_stat_sum.unzip / BUF_LRU_STAT_N_INTERVAL

        + buf_LRU_stat_cur.unzip;

最近50秒平均解压page的次数+当前解压page的次数,获得最近每秒平均解压page次数


我们对io_avg进行加权(BUF_LRU_IO_TO_UNZIP_FACTOR),依次判断是IO-BOUND还是CPU-BOUND

当unzip_avg <= io_avg * BUF_LRU_IO_TO_UNZIP_FACTOR时,表示这是IO-Bound的,返回TRUE

当unzip_avg  >  io_avg * BUF_LRU_IO_TO_UNZIP_FACTOR时,表示这是CPU-Bound的,返回FALSE。

BUF_LRU_IO_TO_UNZIP_FACTOR是一个宏,值为50。这是一个hard code值,但正如bug#64181所提到的,快速存储例如SSD可能并不适合这样的加权,因为SSD相对传统硬盘具有更快的IO速度。

当从buf_LRU_evict_from_unzip_LRU返回值为false时,则从LRU扫描,如果为true,则尝试从unzip_lru扫描

>>计算在unzip中的最大扫描距离

    distance = 100 + (n_iterations

              * UT_LIST_GET_LEN(buf_pool->unzip_LRU)) / 5

                    其中n_iterations<5

>>从buf_pool->unzip_LRU尾部开始扫描,满足如下条件可以进行驱逐

buf_block_get_state(block) == BUF_BLOCK_FILE_PAGE;

block->in_unzip_LRU_list;

block->page.in_LRU_list;

然后从unzip_lru上释放block:

freed = buf_LRU_free_block(&block->page, FALSE, have_LRU_mutex);

>>>检查block是否被pin住(buffer-fixed or I/O-fixed),是的话直接返回false

>>>如果表正在被删除(bpage->space_was_being_deleted) 并且bpage->oldest_modification !=0时调用buf_flush_remove(bpage)从flush list上删除该block

其中bpage->oldest_modification记录了修改该block,但尚未刷入磁盘的日志记录起始LSN。值为0表示所有的修改都刷入了磁盘。

>>>分配一个page描述符(buf_page_t)

b = buf_page_alloc_descriptor();

然后将bpage拷贝到b中

 memcpy(b, bpage, sizeof *b);

这里bpage->zip.data的指针也被拷贝到b,因此可以通过b访问压缩页,而在随后将bpage->zip.data置为NULL

>>>从LRU和Page hash上移除page

buf_LRU_block_remove_hashed_page(bpage, zip)

当前流程的zip为false,表示不释放压缩page

|–>buf_LRU_remove_block(bpage);

|–>从buf_pool->page_hash中移除

这里zip参数为false,因此无需释放压缩页数据。但如果从LRU释放,这里可能会成为瓶颈(buf_buddy_free做碎片整理)

>>>将b插入到buf_pool->page_hash和buf_pool->LRU中。

>>>移除可能存在的adaptive hash index记录

btr_search_drop_page_hash_index((buf_block_t*) bpage, NULL);

>>>计算b->zip.data的checksum,并写入压缩页。

>>>将空出来的bpage加入到buf_pool->free上

     buf_LRU_block_free_hashed_page((buf_block_t*) bpage, FALSE);

C.如果buf_pool->unzip_LRU上找不到空闲块,这时候会去从buf_pool->LRU上获取,这种情况下,如果驱逐的是压缩表的block,还会释放压缩页
    if (!freed) {
        freed = buf_LRU_free_from_common_LRU_list(
            buf_pool, n_iterations, have_LRU_mutex);
    } 
该函数会从buf_pool->LRU的尾部开始扫描,在没有压缩表的情况下这也是普遍调用的函数
函数freed = buf_LRU_free_block(bpage, TRUE, have_LRU_mutex)会被调用到去从LRU上释放该块,注意这里第二个参数为TRUE,这表明会同时释放压缩页,并做碎片整理工作。
buf_LRU_free_block->buf_LRU_block_remove_hashed_page->buf_buddy_free->buf_buddy_free_low,另外

buf_LRU_block_remove_hashed_page中还会释放bpage的page描述符(buf_page_free_descriptor)

related bug:http://bugs.mysql.com/bug.php?id=64344

如bug#64344所提到的,malloc/free是在持有buffer pool锁的情况下进行的,这会对并发操作产生开销。
D.更新buf_pool->LRU_flush_ended计数并释放buf_pool->LRU_list_mutex
    if (!freed) {
        buf_pool->LRU_flush_ended = 0;
    } else if (buf_pool->LRU_flush_ended > 0) {
        buf_pool->LRU_flush_ended–;
    }
4.从步骤3成功释放了一个空闲block,则goto loop

5.n_iterations > 30时,开始打印警告和监控信息到err log中

6.如果走到这一步,表明找不到空闲块,尝试刷LRU, 并唤醒AIO线程
buf_flush_free_margin(buf_pool, TRUE);

7.如果buf_pool->LRU_flush_ended > 0,表明我们已经在一次LRU Flush中写入了page,为了让insert 
buffer更高效,将这些page转移到free list上(翻译自注释)
buf_LRU_try_free_flushed_blocks(buf_pool);

8.n_iterations > 10时os_thread_sleep(500000)

9.n_iterations++; goto loop

原创文章,转载请注明: 转载自Simple Life

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