MySQL+HandlerSocket=NoSQL

MySQL + Handlersocket =
NoSQL

Аверин Сергей,
Badoo

SQL — это, конечно, круто

SELECT associations2.object_id, associations2.term_id, associations2.cat_ID, associations2.term_taxonomy_id
FROM (SELECT objects_tags.object_id, objects_tags.term_id, wp_cb_tags2cats.cat_ID, categories.term_taxonomy_id
FROM (SELECT wp_term_relationships.object_id, wp_term_taxonomy.term_id, wp_term_taxonomy.term_taxonomy_id
FROM wp_term_relationships
LEFT JOIN wp_term_taxonomy ON wp_term_relationships.term_taxonomy_id = wp_term_taxonomy.term_taxonomy_id
ORDER BY object_id ASC, term_id ASC)
AS objects_tags
LEFT JOIN wp_cb_tags2cats ON objects_tags.term_id = wp_cb_tags2cats.tag_ID
LEFT JOIN (SELECT wp_term_relationships.object_id, wp_term_taxonomy.term_id as cat_ID, wp_term_taxonomy.term_taxonomy_id
FROM wp_term_relationships
LEFT JOIN wp_term_taxonomy ON wp_term_relationships.term_taxonomy_id = wp_term_taxonomy.term_taxonomy_id
WHERE wp_term_taxonomy.taxonomy = 'category'
GROUP BY object_id, cat_ID, term_taxonomy_id
ORDER BY object_id, cat_ID, term_taxonomy_id)
AS categories on wp_cb_tags2cats.cat_ID = categories.term_id
WHERE objects_tags.term_id = wp_cb_tags2cats.tag_ID
GROUP BY object_id, term_id, cat_ID, term_taxonomy_id
ORDER BY object_id ASC, term_id ASC, cat_ID ASC)
AS associations2
LEFT JOIN categories ON associations2.object_id = categories.object_id
WHERE associations2.cat_ID <> categories.cat_ID
GROUP BY object_id, term_id, cat_ID, term_taxonomy_id
ORDER BY object_id, term_id, cat_ID, term_taxonomy_id

И очень сложно

• Групповые функции
• Подзапросы
• JOIN’ы
• Навороченные WHERE-условия
• Транзакции и блокировки
• и т. д.

С кучей прибамбасов

Но большинство запросов простые

SELECT èmail` FROM ùsers` WHERE ìd` = 1

Примерно такие

SELECT èmail` FROM ùsers` WHERE ìd` = 1

Но можно проще

Что такое Handlersocket
• MySQL plugin низкоуровневого доступа к InnoDB/XtraDB
• Открывает отдельные порты
• Имеет свой протокол и набор команд

SQL не поддерживает
Совсем

Плюсы
• Скорость
• Пакетная обработка операций
• Компактный протокол
• Выдерживает 10000+ соединений
• Не отменяет обычный SQL
• Совместим с репликацией
• Из коробки идет с Percona Server

Поэтому
не нужен memcache
больше свободной памяти
нет дублирования данных
теперь данные консистентны

Плюсы
• Скорость
• Пакетная обработка операций
• Компактный протокол
• Выдерживает 10000+ соединений
• Не отменяет обычный SQL
• Совместим с репликацией
• Из коробки идет с Percona Server

Минусы
• Глючит с не-InnoDB/XtraDB
хранилищами

• Нет транзакций, хранимых
процедур

• Некоторый базовый функционал
MySQL не поддерживается

• Нет коммерческой поддержки
• Немного незрелый продукт
• Конфликтует с DDL-командами и
LOCK TABLES

Иногда глючит
и еще...

•
•

не очень внятная документация
логика работы и протокол иногда
меняются без всякого уведомления

Чем Handlersocket не является
• Не хранилище «ключ–значение»
• Не интерфейс бинарного SQL-протокола
• Не для сложных запросов
• Не для создания/изменения таблиц
• Не для хостинга (нет доступа с разграничением прав)

Читающий тред

Читает пачку запросов
Лочит базу, получает read view

1 раз на несколько запросов

Выполняет пачку запросов
Разлочивает базу
Возвращает ответы клиентам

Принцип работы

Пишущий тред

Читает пачку запросов
Лочит базу, начинает транзакцию

1 раз на несколько запросов

Выполняет пачку запросов
Коммитит, разлочивает базу
Возвращает ответы клиентам

Принцип работы

Взаимодействие HS и MySQL
• Консистентность соблюдается при доступе через и SQL и HS
• HS прекрасно работает с репликацией MySQL
• auto_increment поддерживается
• Современные версии HS инвалидируют query cache
• Система прав и пользователей MySQL в HS не поддерживается
• Блокировка таблиц через HS- и SQL-доступ конфликтует

Специально для рядового Кучи
Будьте осторожны с:

•

‘LOCK TABLES ... WRITE’

•

‘ALTER TABLE ...’

XtraBackup тоже не будет
работать.

Подсмотрено в интернетах
Кстати, это plugin, поэтому должно работать:
install plugin handlersocket soname
'handlersocket.so';
uninstall plugin handlersocket;
На практике вторая команда обычно вешает базу.

Как его «готовить»
Очень длинная часть...

Установили, сконфигурировали, подключили...
Теперь у вас есть

2

новых открытых порта: 9998, 9999
только для чтения

Протокол
Клиент открывает соединение
Клиент посылает запрос
Сервер посылает ответ
Клиент посылает следующий запрос
...
(1 запрос — 1 ответ)

Можно послать N запросов подряд, придет N ответов в том же порядке.

Протокол
• Бинарный, но похож на текстовый. Telnet — наше все.
• Один запрос или ответ — одна строка.
• Каждая строка оканчивается n (0x0A).
• Каждая строка состоит из набора токенов разделенных t (0x09).
• Токен — это или NULL или кодированная строка.
• NULL кодируется как 0 (0x00).

Строки
• Пустая строка — это токен нулевой длины
• Каждый байт в диапазоне 0x00–0x0F предваряется 0x01 и
сдвигается на 0x40. (Пример: 0x03

0x01 0x43)

• Остальные байты не меняются

tt или tn означает, что между ними есть пустая строка

Пример команды:
0 t 3 t 0 t f o o t n
0

3

NULL

foo

(

пустая
строка

)

Ошибки:
2 0
тип ошибки, всегда >= 1

1 1 open_table
название ошибки

Открытие индекса
P <index_id> <db> <table> <index> <columns> [<fcolumns>]

•

<index_id>: любое целое число

•

<db>,<table>,<index>: Имена базы, таблицы и индекса.
Чтобы открыть первичный ключ используйте имя ключа
PRIMARY.

•

<columns>: разделенный запятыми список столбцов, с
которыми вы будете работать

•

<fcolumns>*: разделенный запятыми список столбцов,
которые вы будете использовать для фильтрации
* — опционально

P

1

test

store

PRIMARY

id,box

fruit

что-то типа prepared statement
SELECT id,box FROM test.store WHERE id=? AND fruit=?


•

Можно переоткрыть индекс под тем же <index_id> и
возможно другими <db>/<table>/<index>.

•

Можно открывать ту же самую комбинацию <db>, <table>,
<index> несколько раз, и даже с разными <columns>.

•

Команды «закрыть индекс» нет. Индексы закрываются с
прекращением соединения.

•

Много индексов жрет память и тормозит работу.
Старайтесь обойтись < 1000 открытых индексов.

•

Для скорости <index_id> должны быть как можно меньше.

Вставка
<index_id> + <vlen> <v1> ... <vn>

•

<index_id>: номер открытого индекса

•

<vlen>: количество <v1> ... <vn>. Должно быть <= кол-ва
<columns> в открытом индексе.

•

<v1> ... <vn>: данные для вставки в порядке <columns>.
Остальные поля получают значения по умолчанию.

•

Крайне рекомендуется давать данные для всех полей из <columns>.
(подробнее позже)

Вставка
Пример:
P 89 test hs4 PRIMARY warehouse,box,fruit,count
0 1
89 + 4 New York A1 melon 4
last_insert_id
0 1 1
89 + 4 New York A2 melon 4
last_insert_id
0 1 2

Выборка

сломано ;-(

<index_id> <op> <vlen> <v1> ... <vn> [LIM] [IN] [FILTER]

•
•
•

<index_id>: номер открытого индекса

•
•
•
•

<v1> ... <vn>: значения, которые нужно искать в <index>.

<op>: оператор — один из =, <, <=, >, >=
<vlen>: количество <v1> ... <vn>. Должно быть <= кол-ва
<columns> в открытом индексе.
LIM*: выражение OFFSET-LIMIT
IN*: выражение IN
FILTER*,**: выражение FILTER

* — опционально
** — может повторяться

Выборка
Пример:
Выборка одного ряда по id = 3 (одноколоночный индекс)
0 1
89 = 1 3
0 4 Virginia
кол-во <columns>

A1

grapes

5

Выборка

сломано ;-(

Выражение LIM:
<limit> <offset>

•

Та же логика, что и в SQL(только здесь <limit> должен
включать кол-во пропускаемых рядов)

•

Если в запросе нет этого выражения, подразумевается
<limit> = 1 и <offset> = 0.

•

Накладывается после применения FILTER.

Выборка
Пример:
Выборка 3 рядов начиная с id 2 (одноколоночный индекс)
0 1
LIM

89 >= 1 2 3 0
0 4 Seattle B1 banana 4
Virginia B2 watermelon 1

Virginia

! обратите внимание: кол-во колонок — 4, а не 12

A1

grapes

5

Выборка

сломано ;-(

Выражение FILTER:
<ftyp> <fop> <fcol> <fval>

•

<ftyp>: F (пропустить неподходящие ряды) или W (завершить
на первом неподходящем ряду)

•
•

<op>: операция, одна из =, !=, <, <=, >, >=

•

<fval>: значение

<fcol>: номер колонки из <fcolumns> (начиная с нуля)
в открытом индексе

Если указано несколько фильтров, они работают через логическое «И».

Изменение/удаление
<index_id> <op> <vlen> <v1> ... <vn> LIM [IN] [FILTER] MOD
То же самое
требуется
сломано


сломано

<index_id> <op> <vlen> <v1> ... <vn> LIM [IN] [FILTER] MOD
Выражение MOD:
<mop> <m1> ... <mn>

•

<mop>: Операция: U, U? (изменение), D, D? (удаление), +, +?
(инкремент), −, −? (декремент). Операции с '?' возвращают
значения до изменения.

•

<m1> ... <mn>: значения полей в порядке <columns>.
Должны быть <= кол-ва <columns> в открытом индексе.
Остальные колонки не изменяются. Должны быть числами
для '+', '−'. Не используются для 'D', 'D?'.

Пример:
Выборка count по id = 8 с увеличением count на 10
P
0

90
1

test

hsmdemo3
LIM

90 =
0 1

1
6

8

1

count до изменения

PRIMARY
MOD

0

+?

10

count

Пример:
Удаление рядов с id > 0 и count > 3
P
0

89
1

test

hsmdemo3

PRIMARY

LIM

89 > 1
0 1 5

0

1000

кол-во удаленных рядов

count

FILTER

0

F

>

0

count

MOD

3

D

SQL – HS аналогии
• SELECT a,b,c FROM ...

• Открытие индекса с

• ... LIMIT 1 OFFSET 0
• id BETWEEN 1 AND 2

• Выражение LIM
• Выборка по индексу >= 1

• WHERE a < 1 AND b > 2

• FILTER типа F a<1

• a IN (...)
• SELECT ... FOR UPDATE, UPDATE

• IN выражение (глючит)
• Изменение с операторами с '?'

<columns>=a,b,c

+ FILTER W-типа id <= 2
+ FILTER типа F b>2

Поддерживаемые типы данных
• Любые типы данных MySQL нормально читаемы через HS
• Писать можно все, кроме типа TIMESTAMP
• Не умещающиеся по длине данные обрезаются так же,
как через SQL

• ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP не поддерживается

Кодировки
• Если вы работаете только с UTF8 — все просто. Просто
соблюдайте стандарт кодирования протокола HS.

• BLOB-поля — бинарные, читаем то, что писали, никаких
кодировок.

• Поля с кодировками HS пишет и читает в кодировке столбца.

То есть о кодировках он ничего не знает, строка — это набор
байт.

• Тем не менее, байты не соответсвующие кодировке, меняются
на символ ‘?’ при вставке.

Сортировка
• Collation’ы столбца влияют на операции >, >=, <, <= (но не на
фильтры) и порядок, в котором вы получаете ряды ответов.

• HS при выборке читает ряды в порядке их хранения в индексе
• А в MySQL индексы хранятся сортированными согласно
collation’ам столбцов из которых они состоят

• См. http://www.collation-charts.org/mysql60/

Значения по умолчанию
При вставке пропущенные поля получают значения по
умолчанию.
Относится только к столбцам, не указанным в <columns> при
открытии индекса!

•
•

Всегда передавайте значения для всех полей из <columns>

•

Глючит с типами данных BINARY, ENUM, TIMESTAMP

NULL как значение по умолчанию не работает.
Вместо NULL вставится пустая строка.

Примеры использования в

Use case 1
Справочник забаненных email’ов

Заменили SELECT * FROM ... WHERE name='...' AND domain='...' на выборку
через HS
Одна таблица, один сервер на ДЦ. Master-master репликация между ДЦ.
~52 миллиона строк, ~5 Гб
Все данные в памяти. Используем постоянные соединения.

Use case 1
Справочник забаненных email’ов
Dual-core Intel(R) Xeon(R) CPU E5503 @ 2.00
Ггц
60% CPU, LA ~ 0.5
Вставка/обновление идет
через SQL, <10 RPS
Выборка через HS
~1000 RPS, 3 мс на чтение
время в миллисекундах

Use case 2
Persistent хранилище сессий

Заменили SELECT * FROM ... WHERE name='...' AND domain='...' на выборку
через HS
Хранилище ключ-значение: выбор/изменение/удаление ряда через HS
Периодически удаляем устаревшие данные через SQL
1 таблица, 1 сервер/ДЦ, ~16 млн рядов, ~23 Гб

Use case 2
Persistent хранилище сессий
12-core Intel(R) Xeon(R) CPU X5650 @ 2.67 Ггц
8% CPU, LA ~ 5
Вставка: <10 RPS, ~1,2 мс/запрос
Изменение: ~180 RPS, ~1,3 мс/запрос
Выборка: ~3500 RPS, ~0,5 мс/запрос
Изначально было медленнее. После переезда с MySQL/InnoDB на
Percona Server/XtraDB получили ~ 4x прирост производительности.

Use case 3
Шардированное persistent хранилище сессий

Теперь 10 000 таблиц/100 баз, 1 MySQL, 1 сервер
Распределены по случайно сгенерированному хешу
~10 млн рядов, ~20 Гб

Use case 3
Шардированное persistent хранилище сессий
8% CPU, LA ~ 5
Изменение: ~180 RPS, ~1,3 мс/запрос
Выборка: ~3500 RPS, ~1,6 мс/запрос

Среднее время в мс

RPS

И в чем выгода шардинга?
Однотабличное решение работало хорошо, но плохо справлялось с
большой нагрузкой на запись. Одна таблица была «горячим местом».

Вторая проблема: при росте таблицы скорость работы падает.
Удаляйте ненужные ряды ежедневно.
Попробуйте решение с шардингом и сравните с однотабличным вариантом в
условиях вашего приложения.

Use case 4
Persistent кеш

Заменили memcached на HS из-за того, что реинициализация кеша шла долго.
32 млн рядов, 14 Гб, распределено по 10 000 таблицам, 1 сервер/ДЦ
Только операции ключ-значение: get и set.

Use case 4
Persistent кеш
11% CPU, LA ~ 5
Изменение: <10 RPS, ~0,4 мс/запрос
Выборка: 14500 RPS в пике, ~0,5 мс/запрос

• Попробуйте делать шардинг по ключу выборки при
датасетах > 10 млн рядов

• Перейдите на Percona Server/XtraDB
• Используйте постоянные соединения при доступе к HS

Про pconnect’ы
Есть одна проблема с постоянными соединениями.
Следующая итерация/реквест наследует ваш открытый сокет.

•

В протоколе HS запросы и ответы не имеют уникальных id,
поэтому их нельзя надежно сопоставить

•

Выбираем key, value где key = '...', проверяем что ключ в
ответе совпадает с ключом в запросе

•

Переоткрываем соединения при синтактических и I/O
ошибках

•

Не допускайте передачи сокета с недочитанными данными к
следующей итерации

С чем еще можно поиграть
• InnoDB ROW_FORMAT
• InnoDB KEY_BLOCK_SIZE
• HASH-индексы
• Объединение нескольких индексов в один многоколоночный

Финальный аккорд

FAQ
1) Могу ли я использовать одну из библиотек-клиентов для
HS из интернетов или мне обязательно писать свою?
Если вы хотите использовать pconnect’ы то «допилите» существующую библиотеку или
напишите свою так, чтобы решить проблемы, упомянутые тремя слайдами выше. В
остальных случаях можно брать готовые решения.

2) Зачем мне использовать непонятную фигню Handlersocket
вместо нормальной NoSQL БД типа MongoDB или Redis?
1) Для тех, кто использует MySQL и не может отказаться от нее — вы можете часть
функционала перевести на более быстрый доступ через HS, работая с теми же данными
консистентно. SQL при этом никто не отменяет и весь его функционал будет доступен.
2) Если вы можете «вместить» ваше приложение в простой набор команд HS — у вас
будет отличный NoSQL с некоторыми старыми добрыми фичами SQL-мира: сохранность
данных, хорошее масштабирование по ядрам, эффективное хранение данных и т. д.

Полезные ссылки
Клиентские библиотеки
https://github.com/DeNADev/HandlerSocket-Plugin-for-MySQL/blob/master/README
Исходники HS
https://github.com/DeNADev/HandlerSocket-Plugin-for-MySQL/
Документация
https://github.com/DeNADev/HandlerSocket-Plugin-for-MySQL/tree/master/docs-en
Статья от разработчиков HS
http://yoshinorimatsunobu.blogspot.ru/2010/10/using-mysql-as-nosql-story-for.html
Страница о HS у Percona
http://www.percona.com/doc/percona-server/5.5/performance/handlersocket.html
Must-see презентация от автора HS
http://www.slideshare.net/akirahiguchi/handlersocket-20100629en-5698215

Спасибо!
Вопросы?
@ryba_xek
s@averin.ru

Слайды, код, mind map:
http://averin.ru/slides/

MySQL+HandlerSocket=NoSQL

More Related Content

What's hot (15)

Viewers also liked (20)

Similar to MySQL+HandlerSocket=NoSQL (20)

More from Sergey Xek (17)

MySQL+HandlerSocket=NoSQL