前言：

JuiceFS 非常適合用來做 MySQL 物理備份，具體使用參考官方文檔。在測試時，備份驗證的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（xtrabackup --prepare）過程非常慢。我們借助 JuiceFS 提供的性能分析工具做了分析，快速發(fā)現(xiàn)性能瓶頸，通過不斷調(diào)整 XtraBackup 的參數(shù)和 JuiceFS 的掛載參數(shù)，在一個小時內(nèi)將時間縮短到原先的 1/10。本文將我們性能分析和優(yōu)化的過程記錄分享下來，給大家分析和優(yōu)化 IO 性能提供參考。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

我們通過 SysBench 工具生成一個大小 11GiB 左右的單表數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫表的 partition 設(shè)置成 10。為了模擬一個正常的數(shù)據(jù)庫讀寫場景，通過 SysBench 以秒 50 個請求的壓力訪問數(shù)據(jù)庫，在該壓力下數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)盤造成的寫數(shù)據(jù)在 8~10MiB/s 范圍內(nèi)。通過下列命令將數(shù)據(jù)庫備份到 JuiceFS 上。

# xtrabackup --backup --target-dir=/jfs/base/

為了保證每次數(shù)據(jù)準(zhǔn)備操作的數(shù)據(jù)完全一樣，使用 JuiceFS 的快照（snapshot）功能基于 /jfs/base 目錄生成快照 /jfs/base_snapshot/。每一次操作前都會將前一次數(shù)據(jù)準(zhǔn)備操作過的數(shù)據(jù)刪掉重新生成一個新的快照。

使用默認(rèn)參數(shù)

# ./juicefs mount volume-demoz /jfs

# ?time xtrabackup --prepare --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

執(zhí)行總耗時62秒。

JuiceFS支持導(dǎo)出操作日志 oplog，并能對 oplog 進行可視化展示。在執(zhí)行 xtrabackup --prepare操作之前我們新開一個終端連接到該服務(wù)器，在命令行輸入

# cat /jfs/.oplog > oplog.txt

開始搜集 oplog 日志，然后執(zhí)行 xtrabackup --prepare 操作，操作結(jié)束后將 oplog.txt 下載到本地，上傳到 JuiceFS 提供的 oplog 分析頁面：https://juicefs.com/oplog/。

我們將 oplog 進行可視化展示

這里先大致介紹下這個圖中各種元素含義。我們的一條 oplog 中包含了時間戳，線程 ID，文件系統(tǒng)操作函數(shù)（read, write, fsync, flush 等），操作持續(xù)的時間等。左側(cè)數(shù)字表示線程 ID，橫軸表示時間，不同類型操作用不同顏色標(biāo)記。

我們把局部圖像放大，不同顏色代表不同類型的操作就一目了然。

排除掉與本次操作無關(guān)的幾個線程。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程中有 4 個線程負(fù)責(zé)讀，5 個線程負(fù)責(zé)寫數(shù)據(jù)，讀寫在時間上都是重疊的。

增大 XtraBackup 的內(nèi)存緩沖區(qū)

參考 XtraBackup 官方文檔，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是使用內(nèi)嵌的 InnoDB 在備份數(shù)據(jù)集上執(zhí)行故障修復(fù)（crash recovery）的過程。

使用 --use-memory 選項增大內(nèi)嵌 InnoDB 的內(nèi)存緩沖區(qū)大小，默認(rèn) 100MB，我們增大到 4GB。

# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

執(zhí)行時間降到了33秒。

可以看到讀寫不重疊了 ，將數(shù)據(jù)讀到內(nèi)存處理完成后寫入文件系統(tǒng)。

增大 XtraBackup 讀線程數(shù)

通過增大緩沖區(qū)將時間縮短了一半，整個讀的過程耗時依然比較明顯。我們看到每個讀線程基本都是跑滿的狀態(tài)，我們嘗試增加更多的讀線程。

# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --innodb-file-io-threads=16 --innodb-read-io-threads=16 --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

行時間降到了23秒。

讀線程已經(jīng)增加到了 16 個（默認(rèn) 4 個），讀操作降到 7 秒左右。

JuiceFS 啟用異步寫

上一步我們極大的優(yōu)化了讀操作時間，現(xiàn)在寫過程消耗的時間就比較明顯了。通過分析 oplog，發(fā)現(xiàn)寫操作中 fsync 是不能并行的，因此增大寫線程數(shù)并不能提升寫的效率，在實際操作過程中我們也通過增大寫線程數(shù)驗證了這一點，這里就不贅述了。分析 oplog 對同一個文件（相同文件描述符）的寫操作的參數(shù)（偏移，寫數(shù)據(jù)大小），發(fā)現(xiàn)有大量的隨機寫操作，我們可以在掛載 JuiceFS 時啟用 --writeback 選項，寫數(shù)據(jù)時先寫本地盤，再異步寫到對象存儲。

# ./juicefs mount --writeback volume-demoz /jfs
# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --innodb-file-io-threads=16 --innodb-read-io-threads=16 --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

時間降到了 11.8 秒。

寫過程已經(jīng)降到 1.5 秒左右。

我們看到讀線程讀操作依然比較密集，我們嘗試持續(xù)增加讀線程數(shù)，InnoDB 讀線程數(shù)最大為 64，我們直接調(diào)成 64。

# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --innodb-file-io-threads=64 --innodb-read-io-threads=64 --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

執(zhí)行時間 11.2 秒，相比之前基本沒變化。

我們看到，讀線程讀操作已經(jīng)比較稀疏了，應(yīng)該是線程讀的數(shù)據(jù)之間有依賴關(guān)系，導(dǎo)致不能完全并行化，已經(jīng)不能通過提升線程數(shù)壓縮讀過程的時間了。

增大 JuiceFS 的磁盤緩存

在上一步中，我們通過提升讀線程數(shù)來提升讀過程的效率已經(jīng)到頂了，只能通過降低讀數(shù)據(jù)的延遲來減少讀過程時間。

JuiceFS 在讀操作處理上提供了預(yù)讀和緩存加速能力，我們接下來嘗試通過增大 JuiceFS 的本地緩存來降低讀操作的延遲。

將 JuiceFS 的本地緩存由高效云盤換成 SSD 云盤，并將緩存大小由 1G 改成 10G。

# ./juicefs mount --writeback volume-demoz --cache-size=10000 --cache-dir=/data/jfsCache /jfs

# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --innodb-file-io-threads=64 --innodb-read-io-threads=64 --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

執(zhí)行時間降到了 6.9 秒。

通過提升緩存性能和增大緩存空間進一步減少了讀操作耗時。

到此我們總結(jié)一下，我們通過分析 oplog，不斷尋找可以優(yōu)化的點，將整個數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程一步步從 62 秒降到 6.9 秒，效果通過下圖更直觀的展示。

增大數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量

以上的操作都是針對 11G 這樣一個比較小的數(shù)據(jù)集不斷調(diào)整參數(shù)進行優(yōu)化得到一個很好的結(jié)果。作為對比，我們以同樣的方式生成一個 115G 左右的 partition 為10的單表數(shù)據(jù)庫。在 SysBench 持續(xù)每秒 50 個請求情況下，執(zhí)行備份操作。

# time xtrabackup --prepare --use-memory=4G --innodb-file-io-threads=64 --innodb-read-io-threads=64 --apply-log-only --target-dir=/jfs/base_snapshot

這個過程耗時 74 秒。

我們看到，讀和寫還是分開的。

在數(shù)據(jù)量增大10倍左右，相應(yīng)的準(zhǔn)備時間也增大到10倍。這是因為備份（xtrabackup --backup）過程所需的時間擴大到 10 倍，在 SysBench 對數(shù)據(jù)庫壓力不變的情況下，備份過程中產(chǎn)生的 xtrabackup_logfile 也是原先的 10 倍。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是要把 xtrabackup_logfile 中的所有數(shù)據(jù)更新合并到數(shù)據(jù)文件中，可見即使數(shù)據(jù)規(guī)模增大了 10 倍，但更新單條日志的時間基本不變。從上圖也可以驗證這一點，數(shù)據(jù)規(guī)模增大后，準(zhǔn)備過程仍然是分成了讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)這兩個明顯的過程，說明設(shè)定的 4GB 的緩沖區(qū)大小仍然是夠用的，整個過程仍然可以在內(nèi)存中完成然后更新到文件系統(tǒng)。

總結(jié)

我們使用 SysBench 這個相對簡單的工具構(gòu)造初始數(shù)據(jù)，持續(xù)給數(shù)據(jù)庫一定數(shù)據(jù)更新的壓力模擬數(shù)據(jù)備份時數(shù)據(jù)庫運行場景。使用 JuiceFS 的 oplog 來觀察 XtraBackup 在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程中訪問備份數(shù)據(jù)的讀寫特點，調(diào)整 XtraBackup 和 JuiceFS 的參數(shù)來不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程的效率。

在實際生產(chǎn)場景中，情況比我們 SysBench 模擬要復(fù)雜得多，我們上面的線性關(guān)系不一定嚴(yán)格成立，但是我們通過分析 oplog 快速發(fā)現(xiàn)可以優(yōu)化的點，進而不斷調(diào)整 XtraBackup 和 JuiceFS 的緩存和并發(fā)的思路是通用的。

整個調(diào)參過程耗時 1 小時左右，oplog 分析工具在這個過程中發(fā)揮了很大的作用，幫助我們快速定位系統(tǒng)性能瓶頸，從而針對性地調(diào)整參數(shù)做優(yōu)化，也希望這個 oplog 分析功能也能幫助大家快速定位和分析遇到的性能問題。

到此這篇關(guān)于利用JuiceFS使MySQL 備份驗證性能提升 10 倍的文章就介紹到這了,更多相關(guān) MySQL 性能提升 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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