《MYSQL教程MySQL下使用Inplace和Online方式創建索引的教程》要點:
本文介紹了MYSQL教程MySQL下使用Inplace和Online方式創建索引的教程,希望對您有用。如果有疑問,可以聯系我們。
MYSQL實例MySQL各版本,對于add Index的處理方式是不同的,主要有三種:
MYSQL實例(1)Copy Table方式
這是InnoDB最早支持的創建索引的方式.顧名思義,創建索引是通過臨時表拷貝的方式實現的.
MYSQL實例新建一個帶有新索引的臨時表,將原表數據全部拷貝到臨時表,然后Rename,完成創建索引的操作.
MYSQL實例這個方式創建索引,創建過程中,原表是可讀的.但是會消耗一倍的存儲空間.
MYSQL實例(2)Inplace方式
這是原生MySQL 5.5,以及innodb_plugin中提供的創建索引的方式.所謂Inplace,也便是索引創建在原表上直接進行,不會拷貝臨時表.相對于Copy Table方式,這是一個進步.
MYSQL實例Inplace方式創建索引,創建過程中,原表同樣可讀的,但是不可寫.
MYSQL實例(3)Online方式
這是MySQL 5.6.7中提供的創建索引的方式.無論是Copy Table方式,還是Inplace方式,創建索引的過程中,原表只能允許讀取,不可寫.對應用有較大的限制,因此MySQL最新版本中,InnoDB支持了所謂的Online方式創建索引.
MYSQL實例InnoDB的Online Add Index,首先是Inplace方式創建索引,無需使用臨時表.在遍歷聚簇索引,收集記錄并插入到新索引的過程中,原表記錄可修改.而修改的記錄保留在Row Log中.當聚簇索引遍歷完畢,并全部插入到新索引之后,重放Row Log中的記錄修改,使得新索引與聚簇索引記錄達到一致狀態.
MYSQL實例與Copy Table方式相比,Online Add Index采用的是Inplace方式,無需Copy Table,減少了空間開銷;與此同時,Online Add Index只有在重放Row Log最后一個Block時鎖表,減少了鎖表的時間.
MYSQL實例與Inplace方式相比,Online Add Index吸收了Inplace方式的優勢,卻減少了鎖表的時間.
MYSQL實例
1.Inplace add Index
MYSQL實例
測試表
MYSQL實例
create table t1 (a int primary key, b int)engine=innodb;
insert into t1 values (1,1),(2,2),(3,3),(4,4);
MYSQL實例Inplace Add Index處理流程
SQL
MYSQL實例
alter table t1 add index idx_t1_b(b);
MYSQL實例?
MYSQL實例處理流程
MYSQL實例
sql_table.cc::mysql_alter_table();
// 判斷當前操作是否可以進行Inplace實現,不可進行Inplace Alter的包含:
// 1. Auto Increment字段修改;
// 2. 列重命名;
// 3. 行存儲格式修改;等
mysql_compare_tables() -> ha_innobase::check_if_incompatible_data();
// Inplace創建索引第一階段(主要階段)
handler0alter.cc::add_index();
…
// 創建索引數據字典
row0merge.c::row_merge_create_index();
index = dict_mem_index_create();
// 每個索引數據字典上,有一個trx_id,記錄創建此索引的事務
// 此trx_id有何功能,接著往下看
index->trx_id = trx_id;
// 讀取聚簇索引,構造新索引的項,排序并插入新索引
row0merge.c::row_merge_build_indexes();
// 讀取聚簇索引,注意:只讀取其中的非刪除項
// 跳過所有刪除項,為什么可以這么做?往下看
row_merge_read_clustered_index();
// 文件排序
row_merge_sort();
// 順序讀取排序文件中的索引項,逐個插入新建索引中
row_merge_insert_index_tuples();
// 等待打開當前表的所有只讀事務提交
sql_base.cc::wait_while_table_is_used();
// 創建索引結束,做最后的清理工作
handler0alter.cc::final_add_index();
// Inplace add Index完畢
MYSQL實例Inplace Add Index實現分析
在索引創建完成之后,MySQL Server立即可以使用新建的索引,做查詢.但是,根據以上流程,對我個人來說,有三個疑問點:
MYSQL實例索引數據字典上,為何必要維護一個trx_id?
trx_id有何作用?
?
MYSQL實例遍歷聚簇索引讀取所有記錄時,為何可跳過刪除項?
只讀取非刪除項,那么新建索引上沒有版本信息,無法處理原有事務的快照讀;
?
MYSQL實例MySQL Server層,為何必要等待打開表的只讀事務提交?
等待當前表上的只讀事務,可以保證這些事務不會使用到新建索引
?
MYSQL實例根據分析,等待打開表的只讀事務結束較好理解.因為新索引上沒有版本信息,若這些事務使用新的索引,將會讀不到正確的版本記錄.
MYSQL實例?
MYSQL實例那么InnoDB是如何處理其他那些在創建索引之前已經開始,但卻一直未提交的老事務呢?這些事務,由于前期為并未讀取當前表,因此不會被等待結束.這些事務在RR隔離級別下,會讀取不到正確的版本記錄,因為使用的索引上并沒有版本信息.
MYSQL實例?
MYSQL實例當然,InnoDB同樣考慮到了此問題,并采用了一種比擬簡介的處理方案.在索引上維護一個trx_id,標識創建此索引的事務ID.若有一個比這個事務更老的事務,打算使用新建的索引進行快照讀,那么直接報錯.
MYSQL實例?
MYSQL實例考慮如下的并發處理流程(事務隔離級別為RR):
MYSQL實例
session 1: session 2:
// 此時創建Global ReadView
select * from t2;
delete from t1 where b = 1;
// idx_t1_b索引上,沒有b = 1的項
alter table t1 add index idx_t1_b(b);
// 由于ReadView在delete之前獲取
// 因此b = 1這一項應該被讀取到
select * from t1 where b = 1;
MYSQL實例當session 1執行最后一條select時,MySQL Optimizer會選擇idx_t1_b索引進行查詢,但是索引上并沒有b = 1的項,使用此索引會導致查詢出錯.那么,InnoDB是如何處理這個情況的呢?
MYSQL實例?
MYSQL實例處理流程:
MYSQL實例
…
ha_innobase::index_init();
change_active_index();
// 判斷session 1事務的ReadView是否可以看到session 2創建索引的事務
// 此處,session 2事務當然不可見,那么prebuilt->index_usable = false
prebuilt->index_usable = row_merge_is_index_usable(readview, index->trx_id);
…
ha_innobase::index_read();
// 判斷index_usable屬性,此時為false,返回上層表定義修改,查詢失敗
if (!prebuilt->index_usable)
return HA_ERR_TABLE_DEF_CHANGED;
MYSQL實例?
MYSQL實例MySQL Server收到InnoDB返回的錯誤之后,會將錯誤報給用戶,用戶會收到以下錯誤:
MYSQL實例?
MYSQL實例
mysql> select * from t1 where b = 1;
MYSQL實例
ERROR 1412 (HY000): Table definition has changed, please retry transaction
MYSQL實例2.Online add Index
MYSQL實例測試表
MYSQL實例
create table t1 (a int primary key, b int)engine=innodb;
insert into t1 values (1,1),(2,2),(3,3),(4,4);
MYSQL實例?
MYSQL實例Online Add Index處理流程
SQL
MYSQL實例
alter table t1 add index idx_t1_b(b);
MYSQL實例?
MYSQL實例處理流程
MYSQL實例
sql_table.cc::mysql_alter_table();
// 1. 判斷當前DDL操作是否可以Inplace進行
check_if_supported_inplace_alter();
…
// 2. 開始進行Online創建的前期準備工作
prepare_inplace_alter_table();
…
// 修改表的數據字典信息
prepare_inplace_alter_table_dict();
…
// 等待InnoDB所有的后臺線程,停止操作此表
dict_stats_wait_bg_to_stop_using_tables();
…
// Online Add Index區別與Inplace Add Index的關鍵
// 在Online操作時,原表同時可以讀寫,因此需要
// 將此過程中的修改操作記錄到row log之中
row0log.cc::row_log_allocate();
row_log_t* log = (row_log_t*)&buf[2 * srv_sort_buf_size];
// 標識當前索引狀態為Online創建,那么此索引上的
// DML操作會被寫入Row Log,而不在索引上進行更新
dict_index_set_online_status(index, ONLINE_INDEX_CREATION);
…
// 3. 開始進行真正的Online Add Index的操作(最重要的流程)
inplace_alter_table();
// 此函數的操作,前部分與Inplace Add Index基本一致
// 讀取聚簇索引、排序、并插入到新建索引中
// 最大的不同在于,當插入完成之后,Online Add Index
// 還需要將row log中的記錄變化,更新到新建索引中
row0merge.cc::row_merge_build_index();
…
// 在聚簇索引讀取、排序、插入新建索引的操作結束之后
// 進入Online與Inplace真正的不同之處,也是Online操作
// 的精髓部分――將這個過程中產生的Row Log重用
row0log.cc::row_log_apply();
// 暫時將新建索引整個索引樹完全鎖住
// 注意:只是暫時性鎖住,并不是在整個重用Row Log的
// 過程中一直加鎖(防止加鎖時間過長的優化,如何優化?)
rw_lock_x_lock(dict_index_get_lock(new_index));
…
// InnoDB Online操作最重要的處理流程
// 將Online Copy Table中,記錄的Row Log重放到新建索引上
// 重放Row Log的算法如下:
// 1. Row Log中記錄的是Online創建索引期間,原表上的DML操作
// 這些操作包括:ROW_OP_INSERT;ROW_OP_DELETE_MARK; …
// 2. Row Log以Block的方式存儲,若DML較多,那么Row Logs可能
// 會占用多個Blocks.row_log_t結構中包括兩個指針:head與tail
// head指針用于讀取Row Log,tail指針用于追加寫新的Row Log;
// 3.在重用Row Log時,算法遵循一個原則:盡量減少索引樹加鎖
// 的時間(索引樹加X鎖,也意味著表上禁止了新的DML操作)
// 索引樹需要加鎖的場景:
// (一) 在重用Row Log跨越新的Block時,需要短暫加鎖;
// (二) 若應用的Row Log Block是最后一個Block,那么一直加鎖
// 應用最后一個Block,由于禁止了新的DML操作,因此此
// Block應用完畢,新索引記錄與聚簇索引達到一致狀態,
// 重用階段結束;
// (三) 在應用中間Row Log Block上的row log時,無需加鎖,新的
// DML操作仍舊可以進行,產生的row log記錄到最后一個
// Row Log Block之上;
// 4. 如果是創建Unique索引,那么在應用Row Log時,可能會出現
// 違反唯一性約束的情況,這些情況會被記錄到
// row_merge_dup_t結構之中
row_log_apply_ops(trx, index, &dup);
row_log_apply_op();
row_log_apply_op_low();
…
// 將New Index的Online row log設置為NULL,
// 標識New Index的數據已經與聚簇索引完全一致
// 在此之后,新的DML操作,無需記錄Row Log
dict_index_set_online_status();
index->online_status = ONLINE_INDEX_COMPLETE;
index->online_log = NULL;
rw_lock_x_unlock(dict_index_get_block(new_index));
row_log_free();
…
// 4. Online Add Index的最后步驟,做一些后續收尾工作
commit_inplace_alter_table();
…
MYSQL實例Online Add Index實現分析
在看完前面分析的InnoDB 5.6.7-RC版本中實現的基本處理流程之后,個人仍舊遺留了幾個問題,主要的問題有:
MYSQL實例?
MYSQL實例Online Add Index是否支持Unique索引?
MYSQL實例確切的答案是:支持(不過存在Bug,后面分析).InnoDB支持Online創建Unique索引.
MYSQL實例既然支持,就會面臨Check Duplicate Key的問題.Row Log中如果存在與索引中相同的鍵值怎么處理?怎么檢測是否存在相同鍵值?
MYSQL實例InnoDB辦理此問題的方案也比較簡介易懂.其維護了一個row_merge_dup_t的數據結構,存儲了在Row log重放過程中遇到的違反唯一性沖突的Row Log.應用完Row Log之后,外部判斷是否存在Unique沖突(有多少Unique沖突,均會記錄),Online創建Unique索引失敗.
MYSQL實例Row Log是什么樣的結構,如何組織的?
MYSQL實例在Online Add Index過程中,并發DML產生的修改,被記錄在Row Log中.首先,Row Log不是InnoDB的Redo Log,而是每個正在被Online創建的索引的獨占結構.
MYSQL實例?
MYSQL實例Online創建索引,遵循的是先創建索引數據字典,后填充數據的方式.因此,當索引數據字典創建成功之后,新的DML操作就可以讀取此索引,嘗試進行更新.但是,由于索引結構上的status狀態為ONLINE_INDEX_CREATION,因此這些更新不能直接應用到新索引上,而是放入Row Log之中,等待被重放到索引之上.
MYSQL實例?
MYSQL實例Row Log中,以Block的方式管理DML操作內容的存放.一個Block的大小為由參數innodb_sort_buffer_size控制,默認大小為1M (1048576).初始化階段,Row Log申請兩個這樣的Block.
MYSQL實例?
MYSQL實例在Row Log重放的過程中,到底必要多久的鎖表時間?
MYSQL實例前面的流程分析中,也提到了鎖表的問題(內部為鎖新建索引樹的操作實現).
MYSQL實例在重放Row log時,有兩個情況下,必要鎖表:
MYSQL實例情況一:在使用完一個Block,跳轉到下一個Block時,必要短暫鎖表,判斷下一個Block是否為Row Log的最后一個Block.若不是最后一個,跳轉完畢后,釋放鎖;使用Block內的row log不加鎖,用戶DML操作仍舊可以進行.
MYSQL實例情況二:在使用最后一個Block時,會一直持有鎖.此時不允許新的DML操作.保證最后一個Block重放完成之后,新索引與聚簇索引記錄達到一致狀態.
MYSQL實例綜上分析兩個鎖表情況,情況二會持續鎖表,但是由于也只是最后一個Block,因此鎖表時間也較短,只會短暫的影響用戶操作,在低峰期,這個影響是可以接受的.
MYSQL實例3. Online Add Index是否也存在與Inplace方式一樣的限制?
MYSQL實例由于Online Add Index同時也是Inplace方式的,因此Online方式也存在著Inplace方式所存在的問題:新索引上缺乏版本信息,因此無法為老事務提供快照讀.
MYSQL實例不僅如此,相對于Inplace方式,Online方式的約束更甚一籌,不僅所有小于創建此Index的事務不可使用新索引,同時,所有在新索引創建過程中開始的事務,也不能使用新索引.
MYSQL實例這個增強的限制,在rowmerge.cc::row_merge_read_clustered_index()函數中調整,在聚簇索引遍歷完成之后,將新索引的trx_id,賦值為Online Row Log中最大的事務ID.待索引創建完成之后,所有小于此事務ID的事務,均不可使用新索引.
MYSQL實例在遍歷聚簇索引讀取數據時,讀取的是記錄的最新版本,那么此記錄是否在Row Log也會存在?InnoDB如何處理這種情況?
MYSQL實例首先,答案是肯定的.遍歷聚簇索引讀取記錄最新版本時,這些記錄有可能是新事務修改/插入的.這些記錄在遍歷階段,已經被應用到新索引上,于此同時,這些記錄的操作,也被記錄到Row Log之中,出現了一條記錄在新索引上存在,在Row Log中也存在的情況.
MYSQL實例當然,InnoDB已經考慮到了這個問題.在重放Row Log的過程中,對于Row Log中的每條記錄,首先會判斷其在新索引中是否已經存在(row0log.c::row_log_apply_op_low()),若存在,則當前Row Log可以跳過(或者是將操作類型轉換).
MYSQL實例例如:Row Log中記錄的是一個INSERT操作,若此INSERT記錄在新索引中已經存在,那么Row Log中的記錄,可以直接丟棄(若存在項與INSERT項完全一致);或者是將INSERT轉換為UPDATE操作(Row Log記錄與新索引中的記錄,部分索引列有不同);
MYSQL實例Online Add Index是否存在Bug?
MYSQL實例答案同樣是肯定的,存在Bug.
MYSQL實例?
MYSQL實例其中有一個Bug,重現方案如下:
MYSQL實例
create table t1 (a int primary key, b int, c char(250))engine=innodb;
insert into t1(b,c) values (1,'aaaaaaa');
// 保證數據量夠多
insert into t1(b,c) select b,c from t1;
insert into t1(b,c) select b,c from t1;
insert into t1(b,c) select b,c from t1;
…
// max(a) = 196591
select max(a) from t1;
// b中同樣沒有相同項
update t1 set b = a;
session 1 session 2
alter table t1 add unique index idx_t1_b(b);
insert into t1(b,c) values (196592,'b');
// 此update,會產生b=196589的重復項
update t1 set b=196589 where a=196582;
delete from t1 where a = 262127;
MYSQL實例?
MYSQL實例在以上的測試中,首先為表準備足夠的數據,目的是session 1做Online Add Index的讀取聚簇索引階段,session 2新的記錄也能夠被讀到.
MYSQL實例?
MYSQL實例在session 1的Online Add Index完成之后(成功),執行以下兩個命令,結果如下:
MYSQL實例
mysql> show create table t1;
MYSQL實例
+――-+――――――――――――――――C
| Table | Create Table
+――-+――――――――――――――――C
| t1 | CREATE TABLE `t1` (
`a` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`b` int(11) DEFAULT NULL,
`c` char(250) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`a`),
UNIQUE KEY `idx_t1_b` (`b`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=262129 DEFAULT CHARSET=gbk |
+――-+――――――――――――――――C
mysql> select * from t1 where a in (196582,196589);
+――C+――C+―――+
| a | b | c |
+――C+――C+―――+
| 196582 | 196589
| aaaaaaa |
| 196589 | 196589
| aaaaaaa |
+――C+――C+―――+
2 rows in set (0.04 sec)
MYSQL實例?
MYSQL實例可以看到,b上已經有了一個Unique索引,但是表中卻存在兩個相同的取值為196589的值.
MYSQL實例?
MYSQL實例此Bug,是處理Row Log的重放過程,未詳盡考慮所有情況導致的.因此,在MySQL 5.6版本穩定之前,慎用!
MYSQL實例?
MYSQL實例Online Add Index可借鑒之處
在MySQL 5.6.7中學習到兩個文件操作函數:一是posix_fadvise()函數,指定POSIX_FADV_DONTNEED參數,可做到讀寫不Cache:Improving Linux performance by preserving Buffer Cache State? unbuffered I/O in Linux;二是fallocate()函數,指定FALLOC_FL_PUNCH_HOLE參數,可做到讀時清空:Linux Programmer's Manual FALLOCATE(2) 有類似需求的朋友,可試用.
MYSQL實例?
MYSQL實例posix_fadvise函數+POSIX_FADV_DONTNEED參數,主要功能便是丟棄文件在Cache中的clean blocks.因此,若用戶不希望一個文件占用過多的文件系統Cache,可以定期的調用fdatasync(),然后接著posix_fadvise(POSIX_FADV_DONTNEED),清空文件在Cache中的clean blocks,不錯的功能!
維易PHP培訓學院每天發布《MYSQL教程MySQL下使用Inplace和Online方式創建索引的教程》等實戰技能,PHP、MYSQL、LINUX、APP、JS,CSS全面培養人才。