JDBC與MySQL臨時表空間的分析

背景

應用 JDBC 連接參數採用 useCursorFetch=true，查詢結果集存放在 mysqld 臨時表空間中，導致ibtmp1 文件大小暴增到90多G，耗盡服務器磁盤空間。爲了限制臨時表空間的大小，設置了：

innodb_temp_data_file_path = ibtmp1:12M:autoextend:max:2G

問題描述

在限制了臨時表空間後，當應用仍按以前的方式訪問時，ibtmp1文件達到2G後，程序一直等待直到超時斷開連接。 SHOW PROCESSLIST顯示程序的連接線程爲sleep狀態，state和info信息爲空。 這個對應用開發來說不太友好，程序等待超時之後要分析原因也缺少提示信息。

問題分析過程

爲了分析問題，我們進行了以下測試

測試環境：

• mysql：5.7.16

• java：1.8u162

• jdbc 驅動：5.1.36

• OS：Red Hat 6.4

1. 手工模擬臨時表超過最大限制的場景

模擬以下環境：

• ibtmp1:12M:autoextend:max:30M

• 將一張 500萬行的 sbtest 表的 k 字段索引刪除

  
  

運行一條 group by 的查詢，產生的臨時表大小超過限制後，會直接報錯：

select sum(k) from sbtest1 group by k; 
ERROR 1114 (HY000): The table '/tmp/#sql_60f1_0' is full 

 

2. 檢查驅動對 mysql 的設置

我們上一步看到，sql 手工執行會返回錯誤，但是 jdbc 不返回錯誤，導致連接一直 sleep，懷疑是 mysql 驅動做了特殊設置，驅動連接 mysql，通過 general_log 查看做了哪些設置。未發現做特殊設置。

3. 測試 JDBC 連接

問題的背景中有對JDBC做特殊配置：useCursorFetch=true，不知道是否與隱藏報錯有關，接下來進行測試：

發現以下現象：

• 加參數 useCursorFetch=true時，做同樣的查詢確實不會報錯

  這個參數是爲了防止返回結果集過大而採用分段讀取的方式。即程序下發一個 sql 給 mysql 後，會等 mysql 可以讀結果的反饋，由於 mysql 在執行sql時，返回結果達到 ibtmp 上限後報錯，但沒有關閉該線程，該線程處理 sleep 狀態，程序得不到反饋，會一直等，沒有報錯。如果 kill 這個線程，程序則會報錯。

• 不加參數 useCursorFetch=true時，做同樣的查詢則會報錯

結論

1. 正常情況下，sql 執行過程中臨時表大小達到 ibtmp 上限後會報錯；

2. 當JDBC設置 useCursorFetch=true，sql 執行過程中臨時表大小達到 ibtmp 上限後不會報錯。

解決方案

進一步瞭解到使用 useCursorFetch=true 是爲了防止查詢結果集過大撐爆 jvm；

但是使用 useCursorFetch=true 又會導致普通查詢也生成臨時表，造成臨時表空間過大的問題；

臨時表空間過大的解決方案是限制 ibtmp1 的大小，然而 useCursorFetch=true 又導致JDBC不返回錯誤。

所以需要使用其它方法來達到相同的效果，且 sql 報錯後程序也要相應的報錯。除了 useCursorFetch=true 這種段讀取的方式外，還可以使用流讀取的方式。流讀取程序詳見附件部分。

• 報錯對比

• 段讀取方式，sql 報錯後，程序不報錯

• 流讀取方式，sql 報錯後，程序會報錯

• 內存佔用對比

這裏對比了普通讀取、段讀取、流讀取三種方式，初始內存佔用 28M 左右：

• 普通讀取後，內存佔用 100M 多

• 段讀取後，內存佔用 60M 左右

• 流讀取後，內存佔用 60M 左右

補充知識點

MySQL共享臨時表空間知識點

MySQL 5.7在 temporary tablespace上做了改進，已經實現將 temporary tablespace 從 ibdata（共享表空間文件）中分離。並且可以重啓重置大小，避免出現像以前 ibdata 過大難以釋放的問題。

其參數爲：innodb_temp_data_file_path

1. 表現

MySQL啓動時 datadir 下會創建一個 ibtmp1 文件，初始大小爲 12M，默認值下會無限擴展：

通常來說，查詢導致的臨時表（如group by）如果超出 tmp_table_size、max_heap_table_size 大小限制則創建 innodb 磁盤臨時表（MySQL5.7默認臨時表引擎爲 innodb），存放在共享臨時表空間；

如果某個操作創建了一個大小爲100 M的臨時表，則臨時表空間數據文件會擴展到 100M大小以滿足臨時表的需要。當刪除臨時表時，釋放的空間可以重新用於新的臨時表，但 ibtmp1 文件保持擴展大小。

2. 查詢視圖

可查詢共享臨時表空間的使用情況：

SELECT FILE_NAME, TABLESPACE_NAME, ENGINE, INITIAL_SIZE, TOTAL_EXTENTS*EXTENT_SIZE AS TotalSizeBytes, DATA_FREE,MAXIMUM_SIZE FROM INFORMATION_SCHEMA.FILES WHERE TABLESPACE_NAME = 'innodb_temporary'\G

*************************** 1. row ***************************
                FILE_NAME:    /data/mysql5722/data/ibtmp1
TABLESPACE_NAME:    innodb_temporary
                      ENGINE:    InnoDB
             INITIAL_SIZE:    12582912
            TotalSizeBytes:    31457280
               DATA_FREE:    27262976
        MAXIMUM_SIZE:    31457280
1 row in set (0.00 sec)

3. 回收方式

重啓 MySQL 才能回收

4. 限制大小

爲防止臨時數據文件變得過大，可以配置該 innodb_temp_data_file_path （需重啓生效）選項以指定最大文件大小，當數據文件達到最大大小時，查詢將返回錯誤：

innodb_temp_data_file_path=ibtmp1:12M:autoextend:max:2G

5. 臨時表空間與 tmpdir 對比

共享臨時表空間用於存儲非壓縮InnoDB臨時表(non-compressed InnoDB temporary tables)、關係對象(related objects)、回滾段(rollback segment)等數據；

tmpdir 用於存放指定臨時文件(temporary files)和臨時表(temporary tables)，與共享臨時表空間不同的是，tmpdir存儲的是compressed InnoDB temporary tables。

可通過如下語句測試：

CREATE TEMPORARY TABLE compress_table (id int, name char(255)) ROW_FORMAT=COMPRESSED;

CREATE TEMPORARY TABLE uncompress_table (id int, name char(255)) ;

附件

SimpleExample.java

import java.sql.Connection;

import java.sql.DriverManager;

import java.sql.PreparedStatement;

import java.sql.ResultSet;

import java.sql.SQLException;

import java.sql.Statement;

import java.util.Properties;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class SimpleExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

        Properties props = new Properties();

        props.setProperty("user", "root");

        props.setProperty("password", "root");

        SimpleExample engine = new SimpleExample();

//      engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false");

        engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false&useCursorFetch=true");

    }

    final AtomicLong tmAl = new AtomicLong();

    final String tableName="test";

    public void execute(Properties props,String url) {

        CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);

        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1; i++) {

            TestThread insertThread = new TestThread(props,cdl, url);

            Thread t = new Thread(insertThread);

            t.start();

            System.out.println("Test start");

        }

        try {

            cdl.await();

            long end = System.currentTimeMillis();

            System.out.println("Test end,total cost:" + (end-start) + "ms");

        } catch (Exception e) {

        }

    }

 

    class TestThread implements Runnable {

        Properties props;

        private CountDownLatch countDownLatch;

        String url;

        public TestThread(Properties props,CountDownLatch cdl,String url) {

            this.props = props;

            this.countDownLatch = cdl;

            this.url = url;

        }

        public void run() {

            Connection connection = null;

            PreparedStatement ps = null;

            Statement st = null;

            long start = System.currentTimeMillis();

            try {

                connection = DriverManager.getConnection(url,props);

                connection.setAutoCommit(false);

                st = connection.createStatement();

                 

                //st.setFetchSize(500);

                st.setFetchSize(Integer.MIN_VALUE);  //僅修改此處即可

                 

                ResultSet rstmp;

                 

                st.executeQuery("select sum(k) from sbtest1 group by k"); 

                rstmp = st.getResultSet();

                while(rstmp.next()){

                     

                }

            } catch (Exception e) {

                System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);

                System.out.println(new java.util.Date().toString());

                e.printStackTrace();

            } finally {

                if (ps != null)

                    try {

                        ps.close();

                    } catch (SQLException e1) {

                        e1.printStackTrace();

                    }

                if (connection != null)

                    try {

                        connection.close();

                    } catch (SQLException e1) {

                        e1.printStackTrace();

                    }

                this.countDownLatch.countDown();

            }

        }

    }

}