sysbench的lua小改动导致的性能差异

电玩女神 2022-05-23 01:21 170阅读 0赞

**|  导语**

最近在配合某同事做一项性能压测，发现相同数据量、相同数据库参数、相同sysbench压力、相同数据库版本和sysbench版本、相同服务器硬件环境下，我和同事的压测结果天差地别：一个小时压测结束后，我的压测结果中出现了高频率周期性阻塞(tps,qps为0)，而同事的压测结果中未出现阻塞(tps,qps从头到尾都比较稳定)。正常情况下，在环境完全相同时，不可能会出现如此巨大的性能差异。但这次，不可能发生的事情它的确发生了。经过复测与排查，终于发现了其中的奥妙。

服务器硬件信息

*  数据库主机   
    \* CPU：72 process   
    \* memory：128G   
    \* 磁盘：某存储 100G   
    \* 网卡：intel 万兆网卡
 *  数据库版本：MySQL 5.7.21
 *  sysbench版本：1.0.9
 *  sysbench主机   
    \* CPU：20 process   
    \* memory：128G   
    \* 磁盘：本地SAS 50G   
    \* 网卡：intel 万兆网卡

**|  复测结果数据**

先来看看压测结果数据，如下图所示（注：此处只截取了前几十秒的数据进行对比）：

*  我的压测结果（下图可见，明显的周期性tps，qps为0的情况）

![70][]

*  同事的压测结果（下图可见，tps,qps较为稳定且并未出现阻塞情况）

![70 1][]

**|  抓取等待事件**

看到上文第1节中的结果，如果根据以往的经验、常识来快速判断...估计会懵圈！！当得知同事的测试结果很稳定时，我本能地想：要把等待事件信息拉出来瞧瞧！！下面是我与同事各自在复测时截取的等待事件信息（复测时间为3分钟）（不想仔细看等待事件内容的亲可直接跳至第3节）

operation操作时间统计（每秒查询一次，查询数十次截取时间最长的5次）

# 我的
    mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 1.20 s                           | idle      |
    | 219.20 ms                        | write     |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 1.16 s                           | idle      |
    | 182.44 ms                        | write     |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 1.17 s                           | idle      |
    | 164.27 ms                        | write     |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 1.21 s                           | idle      |
    | 268.65 ms                        | write     |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 11.78 s                          | fetch     |
    | 1.61 s                           | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.02 sec) # 同事的 mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 21.17 ms                         | idle      |
    | 1.58 ms                          | fetch     |
    +----------------------------------+-----------+
    2 rows in set (0.02 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 185.44 ms                        | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    1 row in set (0.02 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 141.82 ms                        | lock      |
    | 110.90 ms                        | fetch     |
    | 3.30 ms                          | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    3 rows in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 2.91 s                           | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    1 row in set (0.00 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 1.20 s                           | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    1 row in set (0.01 sec) mysql> select sys.format_time(sum(timer_wait)),operation from performance_schema.events_waits_history_long where timer_wait > 1000000000 group by operation order by sum(timer_wait) desc;
    +----------------------------------+-----------+
    | sys.format_time(sum(timer_wait)) | operation |
    +----------------------------------+-----------+
    | 215.34 ms                        | idle      |
    +----------------------------------+-----------+
    1 row in set (0.01 sec)

等待事件按照时间开销倒序排序，取出超过ms的部分（每秒查询一次，查询数十次截取时间最长的5次）

按照等待事件类型统计总数、平均、最大、最小等待时长（只取出前50）

# 我的
    mysql> select * from sys.waits_global_by_latency limit 50;
    +-----------------------------------------------------------+-----------+---------------+-------------+-------------+
    | events                                                    | total     | total_latency | avg_latency | max_latency |
    +-----------------------------------------------------------+-----------+---------------+-------------+-------------+
    | wait/io/table/sql/handler                                 |  50405591 | 9.64 h        | 688.46 us   | 11.26 s     |
    | wait/synch/mutex/innodb/trx_sys_mutex                     |   6815615 | 6.61 m        | 58.20 us    | 25.66 ms    |
    | wait/io/socket/sql/client_connection                      |   8527800 | 1.64 m        | 11.53 us    | 11.44 ms    |
    | wait/synch/sxlock/innodb/fil_space_latch                  |     22637 | 1.44 m        | 3.83 ms     | 10.36 s     |
    | wait/synch/sxlock/innodb/dict_operation_lock              |        90 | 1.40 m        | 934.44 ms   | 9.70 s      |
    | wait/io/file/innodb/innodb_data_file                      |    204837 | 1.22 m        | 358.33 us   | 112.80 ms   |
    | wait/synch/mutex/innodb/sync_array_mutex                  |   1863469 | 1.03 m        | 33.24 us    | 10.80 ms    |
    | wait/synch/mutex/innodb/log_sys_write_mutex               |    602223 | 59.64 s       | 99.03 us    | 11.26 ms    |
    | wait/io/file/innodb/innodb_log_file                       |      8158 | 46.84 s       | 5.74 ms     | 82.44 ms    |
    | wait/synch/mutex/sql/LOCK_table_cache                     |   7534927 | 46.66 s       | 6.19 us     | 11.16 ms    |
    | wait/synch/sxlock/innodb/index_tree_rw_lock               |   5966049 | 44.10 s       | 7.39 us     | 10.43 s     |
    | wait/synch/mutex/sql/THD::LOCK_thd_data                   | 142798237 | 22.75 s       | 159.20 ns   | 2.52 ms     |
    ......
    50 rows in set (0.04 sec)
    # 同事的
    mysql> select * from sys.waits_global_by_latency limit 50;
    +-----------------------------------------------------+-----------+---------------+-------------+-------------+
    | events                                              | total     | total_latency | avg_latency | max_latency |
    +-----------------------------------------------------+-----------+---------------+-------------+-------------+
    | wait/io/table/sql/handler                           | 280178382 | 32.65 m       | 6.99 us     | 324.56 ms   |
    | wait/synch/mutex/innodb/trx_sys_mutex               |  24005580 | 15.87 m       | 39.66 us    | 36.95 ms    |
    | wait/io/socket/sql/client_connection                |  28521546 | 5.47 m        | 11.52 us    | 21.09 ms    |
    | wait/synch/mutex/innodb/log_sys_write_mutex         |   1383193 | 3.18 m        | 137.81 us   | 15.70 ms    |
    | wait/io/file/innodb/innodb_log_file                 |     22238 | 2.82 m        | 7.60 ms     | 456.05 ms   |
    | wait/synch/mutex/innodb/sync_array_mutex            |   5195017 | 2.64 m        | 30.52 us    | 10.90 ms    |
    | wait/synch/mutex/sql/LOCK_table_cache               |  24012569 | 2.26 m        | 5.65 us     | 23.75 ms    |
    | wait/synch/mutex/sql/THD::LOCK_thd_data             | 621837619 | 1.69 m        | 162.80 ns   | 3.15 ms     |
    | wait/synch/mutex/sql/THD::LOCK_query_plan           | 844318371 | 1.61 m        | 114.00 ns   | 6.14 ms     |
    | wait/synch/mutex/innodb/log_sys_mutex               |   9348544 | 1.33 m        | 8.55 us     | 13.32 ms    |
    | wait/synch/mutex/sql/THD::LOCK_thd_query            | 444158105 | 46.16 s       | 103.60 ns   | 3.11 ms     |
    | wait/lock/table/sql/handler                         |  12006244 | 31.98 s       | 2.66 us     | 5.55 ms     |
    | wait/synch/mutex/innodb/lock_mutex                  |   8701428 | 29.39 s       | 3.38 us     | 8.93 ms     |
    | wait/synch/mutex/innodb/redo_rseg_mutex             |   2670852 | 27.70 s       | 10.37 us    | 242.76 ms   |
    | wait/io/file/innodb/innodb_data_file                |     73925 | 25.97 s       | 351.35 us   | 97.23 ms    |
    ......
    50 rows in set (0.05 sec)

**|  利用等待事件分析差异**

通过对上文第2节抓取的等待事件进行仔细地对比，可以看到在我的压测结果的等待事件中，对表的write(对表的写入)、fetch（可以理解为对表的读取）、sync(表数据落盘)等操作普遍在10ms以上(甚至高达37ms)，而同事的压测结果的等待事件中，对表的write、fetch、sync等操作ms级别以上很少，有ms级别以上的也在2ms以内，从等待事件类型统计数据中也可以看到，wait/io/table/sql/handler 等待事件在我的测试结果中平均等待时间为688.46 us ，而同事的是6.99 us，而我的最大等待时间为11.26 s ，同事的为324.56 ms。

**那么，问题来了：为什么会有这个差异？**

百思不得其解，只能继续压测，然而无意间却发现，同事的环境在压测的时候数据量居然不增长...

# 同事的（从下面5次查询sbtest1表的id最大值我们可以看到，都为5159769 ）
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5159769 | 2001-01-25 01:47:28 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5159769 | 2001-01-25 01:47:31 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5159769 | 2001-01-25 01:47:33 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5159769 | 2001-01-25 01:47:35 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5159769 | 2001-01-25 01:47:39 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    # 而我的（从下面5次查询sbtest1表的id最大值可以看到，5次分别为5167559 、5169955、5172245 、5174269 、5175955 ）
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5167559 | 2001-01-25 01:48:29 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5169955 | 2001-01-25 01:48:31 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5172245 | 2001-01-25 01:48:33 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5174269 | 2001-01-25 01:48:36 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)
    mysql> select max(id),now() from sbtest1;
    +---------+---------------------+
    | max(id) | now()               |
    +---------+---------------------+
    | 5175955 | 2001-01-25 01:48:38 |
    +---------+---------------------+
    1 row in set (0.00 sec)

**why?**

经过与同事重新仔细确认，唯一的差别就是sysbench的测试命令不同（sysbench是同事编译安装的，我没注意到这个细节，阴差阳错造成了使用了不同的lua脚本）

# 我的是使用的安装目录/usr/local/share/sysbench目录下的oltp.lua脚本
    sysbench --test=/usr/local/share/sysbench/tests/include/oltp_legacy/oltp.lua --mysql-table-engine=innodb --mysql-db=sysbench_test  --oltp-table-size=5000000 --oltp-tables-count=8 --mysql-host=172.16.130.2 --mysql-port=3307 --mysql-user=root --mysql-password='password' --report-interval=1 --threads=256 --time=3600 run
    # 同事的直接使用了编译目录/root/sysbench/sysbench-1.0.9下的oltp.lua脚本
    sysbench --test=/root/sysbench/sysbench-1.0.9/tests/include/oltp_legacy/oltp.lua --mysql-table-engine=innodb --mysql-db=sysbench_test  --oltp-table-size=5000000 --oltp-tables-count=8 --mysql-host=172.16.130.2 --mysql-port=3307 --mysql-user=root --mysql-password='password' --report-interval=1 --threads=256 --time=3600 run

经过对比两个lua脚本文件的差异，发现有一行不相同

# 我的
    for i=1, oltp_delete_inserts do
    i = sb_rand(1, oltp_table_size)
    rs = db_query("DELETE FROM " .. table_name .. " WHERE id=" .. i)
    c_val = sb_rand_str([[ ###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########]])
    pad_val = sb_rand_str([[ ###########-###########-###########-###########-###########]])
    ## 不同的地方在这里，由于为了避免主键冲突，把lua生成的随机主键值i变量删了，让数据库利用表自身的自增属性来填充主键值
    rs = db_query("INSERT INTO " .. table_name ..  " ( k, c, pad) VALUES " .. string.format("(%d, '%s', '%s')",sb_rand(1, oltp_table_size) , c_val, pad_val))
    end
    # 同事的
    for i=1, oltp_delete_inserts do
    i = sb_rand(1, oltp_table_size)
    rs = db_query("DELETE FROM " .. table_name .. " WHERE id=" .. i)
    c_val = sb_rand_str([[ ###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########-###########]])
    pad_val = sb_rand_str([[ ###########-###########-###########-###########-###########]])
    ## 同事的并未改动这一行，默认情况下，自增主键值是使用lua脚本生成的i变量(即1, oltp_table_size之间的随机数 )
    rs = db_query("INSERT INTO " .. table_name ..  " (id, k, c, pad) VALUES " .. string.format("(%d, %d, '%s', '%s')",i, sb_rand(1, oltp_table_size) , c_val, pad_val))
    end

**|  结论推导**

仔细看第3节中的lua脚本代码，delete和insert两个操作被放进了同一个for循环中（其他的update\_index和update\_non\_index是各自单独的一个for循环，互不影响），也就是说：

*  使用lua脚本随机生成主键值时：假设当delete操作删除id=1的数据行时，紧接着insert也会使用相同的id=1的主键值。所以高概率会出现innodb重复使用delete数据行所在的页来存放insert数据，在sysbench高并发压力下，大部分的insert数据存储可能只需要在内存中已存在的页内操作即可，无需太多IO操作
 *  不使用lua脚本随机生成的主键值，而是使用表的自增属性生成主键值时：假设当delete操作删除id=1的数据行时，紧接着insert由于是表自增属性自己生成，也就是说几乎不太可能id=1，所以高概率会出现innodb重新申请一个数据页来写入insert数据，在sysbench高并发压力下，大部分的insert数据存储可能需要从磁盘文件中重新申请空间，IO操作较为频繁

至此，我和同事的压测结果有巨大差异的原因大致确定，后续经过反复的验证，也确认了是由于oltp.lua脚本的微小差异导致的。由于我们大多数时候都是使用的本地盘，而本地盘IO延迟低，通常情况下sysbench压测时这点微小的差异容易被忽略。而在此案例中，由于我们测试的环境中使用了某存储设备，相对于本地盘，IO延迟大大增加，进而造成了因为oltp.lua脚本的微小差异而导致最后压测结果的巨大差异。

提示：如果不想改动lua脚本，又想避免主键冲突有办法解决吗？有的，从sysbench 0.5版本开始，新增了一个隐藏选项--mysql-ignore-errors，用于忽略指定的错误，如果要避免主键冲突，指定选项--mysql-ignore-errors=1062 即可。

**|  作者简介**

### 罗小波·沃趣科技高级数据库技术专家 ###

### IT从业多年，历任运维工程师、高级运维工程师、运维经理、数据库工程师，曾参与版本发布系统、轻量级监控系统、运维管理平台、数据库管理平台的设计与编写，熟悉MySQL体系结构，Innodb存储引擎，喜好专研开源技术，追求完美。 ###

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[70 1]: /images/20220523/db7924c80c494d72bfae7e3ac97d6da7.png