從云數(shù)據(jù)遷移服務看MySQL大表抽取模式的原理解析

更新時間：2021年02月07日 09:56:17 作者：SegmentFault博客

這篇文章主要介紹了從云數(shù)據(jù)遷移服務看MySQL大表抽取模式的原理解析,本文給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

摘要：MySQL JDBC抽取到底應該采用什么樣的方式，且聽小編給你娓娓道來。

小編最近在云上的一個遷移項目中被MySQL抽取模式折磨的很慘。一開始爆內(nèi)存被客戶懟，再后來遷移效率低下再被懟。MySQL JDBC抽取到底應該采用什么樣的方式，且聽小編給你娓娓道來。

1.1 Java-JDBC通信原理

JDBC與數(shù)據(jù)庫之間的通信是通過socket完，大致流程如下圖所示。Mysql Server ->內(nèi)核Socket Buffer -> 客戶端Socket Buffer ->JDBC所在的JVM

1.2 JDBC讀取數(shù)據(jù)的三種模式

1.2.1 方式1：使用JDBC默認參數(shù)讀取數(shù)據(jù)

主要分為以下幾步：

1）Mysql Server通過OuputStream 向 Socket Server 本地Kennel Buffer 寫入數(shù)據(jù)，這里是一次內(nèi)存拷貝。

2）當Socket Server 本地Kennel Buffer 有數(shù)據(jù)，就會通過TCP鏈路把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊ocket Client 所在機器的Kennel Buffer。

3）JDBC 所在JVM利用InputSream讀取本地Kennel Buffer 數(shù)據(jù)到JVM內(nèi)存，沒有數(shù)據(jù)時，則讀取被阻塞。

接下來就是不斷重復1，2，3的過程。問題是，Socket Client 端的JVM在默認模式下讀取Kennel Buffer是沒有考慮本機內(nèi)存大小的，有多少讀多少。如果數(shù)據(jù)太大，就會造成FULL GC，緊接著內(nèi)存溢出。

參考 JDBC API docs，默認模式 Java demo 代碼如下

1.2.2 方式2：游標查詢

為了解決方式1爆內(nèi)存的問題，JDBC提供了一個游標參數(shù)，在建立jdbc連接時加上useCursorFetch=true。設置游標后，JDBC 每次會告訴Server端每次抽取的數(shù)據(jù)量，避免爆內(nèi)存。通信過程如下圖所示。

方式2游標查詢雖然解決了內(nèi)存溢出的問題，方式2極大的依賴網(wǎng)絡質(zhì)量。當網(wǎng)絡時延增大，假設每次通信增加10ms，10萬次通信就會多出1000s。這里僅僅是每次發(fā)請求的RT，TCP每次發(fā)送報文，都要求反饋ACK保證數(shù)據(jù)可靠性。client每取100行（請求行數(shù)可配置），就會有多次通信，進一步放大時延增加導致的效率問題。此外，游標查詢下，Mysql無法預知查詢的結束時延，為了應對自身的DML操作會在本地建立一個臨時空間存放要抽取的數(shù)據(jù)。因此，游標查詢時會有以下幾個現(xiàn)象發(fā)生

a. IOPS飆升，Mysql將數(shù)據(jù)寫入到臨時空間，數(shù)據(jù)傳輸時從臨時空間讀取數(shù)據(jù)，這都會引發(fā)大量IO操作。

b. 磁盤空間飆升，臨時空間生命周期存在于整個JDBC讀取階段，直到客戶端發(fā)起Result.close()時才會被Mysql回收。

c. CPU和內(nèi)存有一定比例上升。

有關游標查詢的原理可參考博客MySQL JDBC StreamResult通信原理淺析以及JDBC源碼，本文不在贅述。

參考 JDBC API docs，游標模式 Java demo 代碼如下

1.2.3 方式3： Stream讀取數(shù)據(jù)

方式1會導致JVM內(nèi)存溢出，方式2雖然不會FULL GC但是通信效率較低，而且也會導致Mysql服務端IOPS飆升，消耗磁盤空間等問題。因此，我們介紹Stream讀取數(shù)據(jù) ，流式需要在讀取Result前設置

方式3在通信前不會做任何Server-Cient的交互操作，避免通信效率低下。服務端準備好數(shù)據(jù)寫入Server的Kennel Buffer中，這些數(shù)據(jù)通過TCP鏈路傳輸?shù)紺lient的Kennel Buffer中，緊接著client端inputStream.read()方法被喚醒去讀取數(shù)據(jù)，與方式1不同，client每次只會讀取一個package大小的數(shù)據(jù)，如果一個package不滿一行則會再讀取一個package。當client消費數(shù)據(jù)的速度不及數(shù)據(jù)傳輸速率時，client端kennel區(qū)的數(shù)據(jù)就會被堆滿，緊接著Server端的kennel數(shù)據(jù)也會堆滿進而阻塞了OuputStream。這樣，JDBC在Stream模式下就像一個水管連接兩個蓄水池，Client和Server達到一個平衡。

對于JDBC客戶端，由于每次都是從kennel讀取數(shù)據(jù)，效率會比方式2高很多，每次讀取一小部分數(shù)據(jù)也不會導致JVM內(nèi)存溢出。對于服務端，Mysql每次都是往kennel寫數(shù)據(jù)，無需建立臨時空間，不涉及IO讀取，服務端壓力也變小了。當然，方式3也有自己的問題，例如Stream流式時無法cancel，cancel不阻塞等等。

參考 JDBC API docs，網(wǎng)上很多教程需要設置useCursorFetch=trueResultSet.FETCH_REVERSE等，其實小編研究完JDBC驅動源碼后發(fā)現(xiàn)，只需要設fetchSize=Integer. MIN_VALUE，其他配置均和默認配置保持一致即可。游標模式 Java demo 代碼如下

1.3 云數(shù)據(jù)遷移服務在三種模式下的調(diào)優(yōu)

云數(shù)據(jù)遷移服務（Cloud Data Migration, CDM）是華為云上一個遷移工具，詳見 CDM官網(wǎng) ,小編則通過CDM介紹如何切換三種模式抽取數(shù)據(jù)。CDM默認使用的是方式3，流式抽取數(shù)據(jù)，如果需要切換方式1，方式2需額外配置。