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MariaDB与Percona XtraDB的Group Commit实现原理分析

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MySQL数据库InnoDB存储引擎一直有一个Bug，就是当开启binlog时，无法进行group commit。究其原因，是为了保证InnoDB存储引擎的事务日志与mysqlbinlog日志的顺序一致性。

在prepare前需要获取mutex，直到commit完成之后释放，这也禁用了group commit的功能。

对于MySQL数据库InnoDB存储引擎 group commit的分析，可参考系列文章：MySQL/InnoDB和Group Commit(1)；MySQLl/InnoDB和Group Commit(2)

对于MariaDB / PerconaXtraDB如何实现Group commit，可参考MariaDB官方网站的3篇WorkLog：

 

Percona 5.5.19-rel24代码分析：

以下分析Group Commit的具体实现，基于Percona 5.5.19-rel24。

以下提到的功能，在WorkLog WL#116中都有提及。建议先看WL#116，然后有针对性的看下面的函数实现，绝对事半功倍。

prepare_ordered功能：

Log.cc::MYSQL_BIN_LOG::write_transaction_to_binlog_events(group_commit_entry *entry)

mysql_mutex_tLOCK_group_commit_queue;

事务由mutex保护，加入queue，第一个加入queue的事务负责余下操作；其余事务进入等待。

if (orig_queue != NULL)
entry->thd->wait_for_wakeup_ready();
else
trx_group_commit_leader(entry);
commit_ordered功能：
ha_innodb.cc::innobase_init ->innobase_hton->commit_ordered = innobase_commit_ordered

XA事务总流程：

handler.cc::ha_commit_trans()函数分析
    for (Ha_trx_info *hi = ha_info; hi; hi = hi->next())
        handlerton *ht = hi->ht();
  
        // XA事务第一阶段，group fsync prepare日志
        // 其中，binlog的prepare方法为空实现
        err = ht->prepare();
        need_commit_ordered |= (ht->commit_ordered != NULL);
  
    // Binlog group commit，然后调用commit_ordered进行排序
    cookie = tc_log->log_and_order();
    // XA事务第二阶段，fsync commit日志
    error = commit_one_phase_low();
  
TC_LOG_BINLOG::log_and_order()函数分析
    binlog_commit_flush_stmt/trx_cache();
        binlog_flush_cache();
            write_transaction_to_binlog();
  
                // 事务首先进入binlog group commit queue
                // 第一个进入的事务进行binlog group commit
                // 其余事务进入等待
  
                write_transaction_to_binlog_events();
                    trx_group_commit_leader(); (entry->thd->wait_for_wakeup_ready())
  
                        …
  
                        // binlog完成fsync之后，调用此函数对事物进行排序
                        // 排序前，需要获取LOCK_commit_orderedmutex
  
                        run_commit_ordered();
                            for ( … )
                                ht->commit_ordered();
                                // InnoDB提供了此函数，实现排序功能
                                innobase_commit_ordered();
  
Log.cc::MYSQL_BIN_LOG::trx_group_commit_leader()函数分析
  
    // 获取当前queue，并且重新开启一个queue
    // 本queue中的binlog，都由当前事务group commit
  
    // 新queue中的binlog，由新queue中的第一个事务等待LOCK_logmutex
    mysql_mutex_lock(&LOCK_log);
    mysql_mutex_lock(&LOCK_group_commit_queue);
    current = group_commit_queue;
    group_commit_queue = NULL;
    mysql_mutex_unlock(&LOCK_group_commit_queue);
  
    // 写binlog，最后执行一次fsync操作
  
    for ( … )
        write_transaction();
    flush_and_sync();
  
    // 获取commit_orderedmutex，然后才能释放LOCK_logmutex
    // 保证下一个queue，不会在当前queue之前调用commit_ordered
  
    mysql_mutex_lock(&LOCK_commit_ordered);
    mysql_mutex_unlock(&LOCK_log);
  
    // 按照prepare的顺序，调用引擎提供的commit_ordered方法
    // 由于是按序逐个执行commit_ordered方法，因此能够保证事务
    // commit的顺序与binlog commit的顺序是完全一致的
    // 在commit_ordered方法调用完成之后，才能唤醒对应的线程
    // 事务线程被唤醒之后，才能够进入2PC的第二阶段
    // 返回handler.cc::ha_commit_trans()函数，执行commit_one_phase_low
  
    current = queue;
    while (current != NULL)
        run_commit_ordered(current->thd, current->all);
            if (ht->commit_ordered)
               ht->commit_ordered(ht, thd, all);
        current->thd->signal_wakeup_ready();
        current = next;
  
    // 最后释放commit ordered mutex
  
    mysql_mutex_unlock(&LOCK_commit_ordered);
  
ha_innodb.cc::innobase_commit_ordered ->innobase_commit_ordered_low函数分析
    // 获取事务对应的binlog日志的位置
    mysql_bin_log_commit_pos();
    // 设置当前事务标识为flush log later，写commit日志，但是不flush
    trx->flush_log_later = TRUE;
    innobase_commit_low(trx);
    trx->flush_log_later = FALSE;

在函数ha_innodb.cc::innobase_commit_ordered执行完成之后，逐层返回到handler.cc::ha_commit_trans()函数，执行2PC的第二阶段，commit_one_phase_low()，对Commit日志进行group commit。

WL#132

  • 二进制日志Binlog在MySQL数据库中起着TC(Transaction Coordinator)功能二进制日志(Binlog只是TC的一种方案，另一种是Mmap TC)；
  • TC在crash恢复时作为控制中心，决定各引擎参与事务的提交与回滚(在WL#164之前，binlog只能与innodb-flush-log-at-trx-commit = 1设置同时使用，二进制日志binlog中的事务一定commit；不存在与binlog中的事务一定rollback；不存在re-play binlog的操作)；
  • MySQL数据库为TC做了所谓“middle engine”XA优化(在参与XA事务的所有参与者中，有且仅有一个参与者可以将【prepare，commit】组合简化为commit即可，但是前提是此参与者的commit要在其他参与者完成prepare，未进行commit操作时进行，middle engine)，Binlog不需要prepare阶段，其他引擎prepare之后直接写binlog即可；
  • 二进制日志Binlog新增log_and_order方法，控制事务提交顺序；目前，InnoDB存储引擎实现了commit_ordered方法，未实现prepare_ordered方法。

 

WL#164

在Group Commit的基础上，MariaDB数据库再接再厉，推出WL#164。将一次事务提交需要的3次fsync，降低为1次- binlog fsync。用户可以在将参数innodb-flush-log-at-trx-commit设置为{0,2}时，达到与该参数为1时同样的可靠性，不会丢失已提交更新。实现方案也较为简洁，在原有XA recover的基础上，新增了一个处理【二进制日志binlog存在，但是InnoDB prepare log不存在】的情况，此时需要根据binlog重做(re-play)一遍即可(类似于slave根据binlog恢复的情形)。

在WL#164之后，binlog与InnoDB redo log之间的关系，存在以下几种组合：

  • Binlog与commit log同时存在 ——》no operation in crash recovery
  • Binlog与prepare log同时存在 ——》commit
  • Binlog存在，prepare log不存在 ——》re-play binlog
  • Binlog不存在，prepare log存在 ——》rollback

 

MySQL数据库外部XA事务支持，语法见上面的博客。

经过测试，

  • 在调用xa prepare命令时，同样不写binlog，或者说是binlog的prepare为空。但是会写InnoDB存储引擎的prepare log。
  • 在调用xa commit命令时，会写binlog，同时写InnoDB存储引擎的commit log。
  • 问题？二进制日志binlog不写prepare日志，如何恢复？

建议继续学习：

  1. MariaDB常见问题FAQ    (阅读：7586)
  2. MariaDB数据库5.5.27 HASH JOIN源码解读    (阅读：1657)
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