淘宝 商品库MySQL优化实践 QCon 2011 Beijing

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1 淘宝 商品库MySQL优化实践 QCon 2011 Beijing
 核心系统数据库组  余锋（褚霸） 2011/04/08

2 Agenda 商品库项目背景介绍以及约束 技术要求和方案 性能保证 安全性保证 运维保证 优化成果 交流时间

3 商品库(单机，测试)情况 无复杂查询，离散度高 记录数：1亿条键值对 记录大小：100字节 数据文件：170G
记录大小：100字节  数据文件：170G 访问热点情况：20%的键占用55％的访问量 键读写比例： 10：1

4 硬件选择 主机： Dell; PowerEdge C2100;
处理器： physical = 2, cores = 12, virtual = 24  内存： 96 G  RAID卡：LSI MegaSAS 9260/512MB Memory PCI-E Flash卡: Fusion-io ioDrive 320GB/MLC  硬盘: SEAGATE ST SS  300G x 12 

5 软件选择 发行版： Red Hat Enterprise Linux Server release 5.4
内核： Kernel | el5  文件系统：Ext3  Flashcache: FB内部版本  MySQL 版本：  log Source 

6 Agenda 商品库项目背景介绍以及约束 技术要求和方案 性能保证 安全性保证 运维保证 优化成果 交流时间

7 商品库技术要求 高可用，安全第一  高性能，性能平稳，性价比高  控制运维风险

8 技术方案 MySQL数据库集群，数据水平切割，主从备份 采用高性价比PC服务器，大内存，强劲CPU，可靠性高
采用高性能PCI-E Flash卡作为cache,  提高系统的IO性能  充分利用系统各部件的cache, 大胆采用新技术  充分考虑容灾，在各个层面考虑数据的安全性

9 系统资源规划 内存分配： MySQL InnoDB buffer pool OS pagecache 驱动程序 IO能力分配：
IO能力分配： 读能力，零散读，提高IOPS 写能力，集中写，提高吞吐量 Cache分配： MySQL内部cache 匿名页面/文件页面 Flashcache 混合存储 Raid卡内部cache

10 调优指导思想 杜绝拍脑袋，理论（源码）指导+精确测量+效果验证 内存为王 数据访问规律导向，随机数据和顺序数据尽量分离
尽量提高IO的利用率，减少无谓的IO能力浪费 在安全性的前提下，尽可能的利用好系统各个层次cache

11 调优工具 源码+emacs+大脑 必备工具 systemtap oprofile latencytop
blktrace/btt/seekwatcher aspersa tcprstat sar gdb  自制工具 bash脚本 gnuplot脚本      

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13 MySQL数据库 考虑因素： 主从备份带来的性能影响 复杂数据查询操作是否需要预留内存以及上限
 考虑因素： 主从备份带来的性能影响 复杂数据查询操作是否需要预留内存以及上限 数据备份dump对系统的影响，避免系统swap 开启binlog带来的性能开销  限制最大链接数 ############################# max_binlog_cache_size=2G max_binlog_size = 500M max_connections = 1020 max_user_connections=1000 query_cache_size = 30M

14 InnoDB引擎 考虑因素： 尽可能大的BP(buffer pool) 日志和数据分设备存储
离散数据走direct-IO，顺序日志走buffered-IO 减少脏页的同步，提高命中率 减少锁对多核CPU性能的影响  提高底层存储默认的IO能力 #############################  innodb_buffer_pool_size = 72G innodb_flush_method = O_DIRECT innodb_sync_spin_loops=0 innodb_log_group_home_dir = /u02/ innodb_io_capacity=2000 innodb_thread_concurrency = 64

15 高速页缓存 考虑因素： page资源倾斜给数据库, 尽量不浪费，兼顾临时内存申请
避免NUMA架构带来的zone内存分配不均而导致的swap现象 cache大部分由InnoDB日志产生，适时清除，限制page数量 ############################# # numactl --interleave=all mysqld # sysctl vm.drop_caches = 1 vm.swappiness = 0 vm.dirty_ratio = ？ vm.dirty_background_ratio =？ vm.pagecache = ?

16 文件系统 考虑因素(选择)： Ext3/4 Xfs 考虑因素(配置)： 减少元数据变化产生的IO 对混合存储系统友好 关闭barrier
考虑因素(配置)： 减少元数据变化产生的IO 对混合存储系统友好 关闭barrier #############################  /dev/mapper/cachedev  (rw,noatime,nodiratime,barrier=0) /u01  /dev/sda12                     (rw,barrier=0)                               /u02

17 IO调度 考虑因素： 调度算法对减少磁头移动的效果 关闭预读 设备队列长度 #############################
############################# sda | [deadline]  128 sdb | [deadline]  128

18 混合存储（Flashcache） 考虑因素 结合磁盘的大容量，PCI-E Flash卡的高随机读写性能优点
减少同步次数，保留磁盘的IO能力 适时同步数据，减少安全风险 ############################# dev.flashcache.dirty_thresh_pct = 90 dev.flashcache.cache_all = 0 dev.flashcache.fast_remove = 1 dev.flashcache.reclaim_policy = 1

19 Raid卡 考虑因素： 逻辑分卷 Cache使用写优先，读少分配（数据无相关性效果不好） 数据安全和raid level 少预读
#############################  Controller |  LSI Logic / Symbios Logic LSI MegaSAS 9260 (rev 03)          Model | LSI MegaRAID SAS i, PCIE interface, 8 ports        Cache | 512MB Memory, BBU Present          BBU | 95% Charged, Temperature 28C, isSOHGood=     VirtualDev Size      RAID Level Disks SpnDpth Stripe Status  Cache   0(no name) GB 1 (1-0-0)      2     1-1     64 Optimal WB, RA   1(no name) TB  1 (1-0-0)      2     5-5     64 Optimal WB, RA

20 存储设备驱动 考虑因素： 减少IO的抖动，提高IOPS 提高寿命 关闭或减少预读 #############################
############################# PCI-E Flash卡驱动： $cat /etc/modprobe.d/iomemory-vsl.conf   options iomemory-vsl use_workqueue=0 options iomemory-vsl disable-msi=0 options iomemory-vsl use_large_pcie_rx_buffer=1

21 性能保证小结 解决IO瓶颈: 高速PCI-E Flash卡做Cache，读写速度可达800/500M
10 x SAS 300G 存放离散度高数据文件 2 x SAS 300G 存放顺序binlog和trx日志 控制数据库脏页面的刷新频率和强度 优化操作系统的pagecache，资源倾斜, 杜绝swap发生 优化文件系统减少meta数据的产生，以及写入延迟 优化IO调度器和预读 开启raid卡的读写cache 优化设备驱动，适应高强度的读写请求，减少jitter 解决CPU瓶颈: 业务上优化掉复杂查询 优化自旋锁     

22 Agenda 商品库项目背景介绍以及约束 技术要求和方案 性能保证 安全性保证 运维保证 优化成果 交流时间

23 安全性保证概要 Raid卡带Flash，掉电保护，raid level10防止磁盘损害 PCI-E卡自身有日志系统，恢复时间最差10分钟
Ext3文件系统带日志保护 Flashcache上的cache数据最多24小时都会同步到SAS盘 数据库Innodb引擎本身有redo日志，数据安全校验，高级别日志同步 MySQL主从备份 商品库应用方有事务日志

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25 运维保证概要 数据预热： 支持热点数据每秒150M从磁盘直接加载到混合存储 数据库重新启动，无需重新预热 数据库DDL 操作：
数据库DDL 操作： 控制数据表的大小，让DDL时间可接受 减少DDL对性能的冲击 混合存储cache： 通过设置白名单，减少诸如备份操作对cache的干扰 混合存储cache可管理                    

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27 优化成果 充足的容量规划，可对抗突增业务，满足未来几年业务增长
系统总体运行平稳，系统负载CPU util <50%，磁盘 util <10%，PCI-E Flash卡 util < 20%  QPS/36000，其中读/32800，写/3200  请求平均延时时间：260微秒(包括网络时间) 掉电和操作系统失效的情况下，数据无丢失 第一次预热时间半个小时以内，之后只需几分钟

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29 谢谢! Talents wanted!