猿创征文 | 国产数据库之PolarDB-X数据库SQL限流

前言

为应对突发的数据库请求流量、资源消耗过高的语句访问以及SQL访问模型的变化等问题，PolarDB-X提供了节点级别的SQL限流功能来限制造成上述问题的SQL执行，从而保证实例的持续稳定运行。本文介绍如何使用SQL限流功能。

1、创建限流规则

• 语法

CREATE CCL_RULE [ IF NOT EXISTS ] `ccl_rule_name`
ON `database`.`table`
TO '<usename>'@'<host>'
FOR { UPDATE | SELECT | INSERT | DELETE }
[ filter_options ]
with_options
filter_options:
    [ FILTER  BY KEYWORD('KEYWORD1', 'KEYWORD2',...) ]
    [ FILTER  BY TEMPLATE('template_id') ]
 with_options:
    WITH MAX_CONCURRENCY = value1 [ , WAIT_QUEUE_SIZE = value2 ] [ , WAIT_TIMEOUT = value3 ] [ ,FAST_MATCH = { 0 , 1 }]

限流规则匹配参数	是否必选	说明
ccl_rule_name	必选	限流规则的名称。 说明 为避免名称与SQL关键字冲突，建议在规则名称前后各加一个反引号（`）
database.table	必选	数据库和数据表的名称，支持使用星号（*）表示任意匹配。 说明 为避免名称与SQL关键字冲突，建议在库表名称前后各加一个反引号（`）。
‘’@‘’	必选	账号名称。其中Host部分支持用百分号（%）来表示任意匹配。
UPDATE SELECT INSERT DELETE	必选	SQL语句类型。当前支持UPDATE、SELECT、INSERT和DELETE类型。 说明 每条限流规则仅支持传入一种类型的SQL语句。
[ filter_options ]	可选	过滤条件，支持包括如下两种条件： 关键词（KEYWORD）：查看限流规则时，关键词列表会在查询结果中被转化为[“kwd1”,“kw2”,“kw3”…]的字符串形式，最多支持512个字符。 说明 若关键字是SQL语句中的参数值，匹配时大小写敏感。 若关键字是SQL语句中的其他词，匹配时大小写不敏感。 模版（TEMPLATE）：模版编号是SQL日志中的sql_code值，该值是参数化后的SQL语句（SQL模版）以16进制表示的哈希值。您可以通过SHOW FULL PROCESSLIST和EXPLAIN命令查看模版编号。
with_options	必选	WITH选项中支持如下4个参数来控制限流规则的行为： MAX_CONCURRENCY：匹配到该限流规则的SQL语句的最大并发度，超过后进入等待队列。 取值范围：[0~231 - 1]，默认值为0。 WAIT_QUEUE_SIZE：超过并发度后的最大等待队列长度。当等待队列长度超过该值后，SQL语句将报错。在队列中的语句仍然占用了线程资源，排队过多时也可能导致内存耗尽。 取值范围：[0~231 - 1]，默认值为0。 WAIT_TIMEOUT：SQL语句在等待队列中的最长等待时间，超过该等待时间后，SQL语句将报错。 取值范围：[0~231 - 1]，单位为秒，默认值为600。 FAST_MATCH：是否开启Cache来加速匹配。开启后，PolarDB-X 2.0会将模版编号作为Cache key的一部分，匹配结果作为value进行缓存，来加速匹配速度。 取值范围：0表示关闭，1表示开启，默认开启。 说明 创建限流规则时，需从上述4个行为控制参数中至少选择一个传入。 当MAX_CONCURRENCY为默认值（0）时，可能会使匹配到的所有SQL返回错误。此时，建议您显式指定该参数为非0的值。 * PolarDB-X 2.0是分布式云原生数据库，计算层由多个节点组成，因此每个节点的并发度之和是整个实例的并发数最大值。在负载不均衡的情况下，整个实例的受限制SQL并发数可能无法达到最大并发数。

[参数说明]

说明 仅当一个SQL语句满足所有的匹配参数条件时，才会根据该规则的WITH选项进行限流。

• 限流结果

  一条SQL匹配到该规则后，根据限流规则中WITH选项里配置的参数，会出现如下几种结果：

  • RUN（可运行）

    若并发度还未达到最大并发度（即MAX_CONCURRENCY参数值），该SQL正常执行不会被限流。

• WAIT（等待中）

  若并发度已经达到最大并发度，但等待队列长度还未达到最大长度（即WAIT_QUEUE_SIZE参数值），该SQL进入等待状态，直到进入可运行（RUN）状态，或者等待超时（WAIT_TIMEOUT）状态。

  您可以通过如下命令查看由于匹配到限流规则而等待的SQL语句：

  mysql> SHOW FULL PROCESSLIST;

返回结果示例如下：

+----+---------------+-----------------+----------+-------------------------------+------+-------+-----------------------+-----------------+
| ID | USER          | HOST            | DB       | COMMAND                       | TIME | STATE | INFO                  | SQL_TEMPLATE_ID |
+----+---------------+-----------------+----------+-------------------------------+------+-------+-----------------------+-----------------+
|  2 | polardbx_root | ***.*.*.*:62787 | polardbx | Query                         |    0 |       | show full processlist | NULL            |
|  1 | polardbx_root | ***.*.*.*:62775 | polardbx | Query(Waiting-selectrulereal) |   12 |       | select 1              | 9037e5e2        |
+----+---------------+-----------------+----------+-------------------------------+------+-------+-----------------------+-----------------+
2 rows in set (0.08 sec)




从上述查询结果可以看出：SQL语句`select 1`由于限流规则`selectrulereal`而处于等待（Waiting）状态。

• WAIT_TIMEOUT（等待超时）

  SQL语句进入等待状态后，当等待时间超过最长等待时间（即WAIT_TIMEOUT参数值）时，该语句将会返回错误。

  例如，设置了一条最长等待时间为10秒的限流规则，执行SELECT sleep(11)语句时会因为等待超时而报错，示例如下：

  ERROR 3009 (HY000): [11a07e23fd800000][30.225.180.55:8527][polardbx]Exceeding the max concurrency 0 of ccl rule selectrulereal after waiting for 10060 ms

• KILL（结束）

  并发度和等待队列长度均已经达到最大值，客户端将收到提示超过最大并发度的报错，报错信息中会包含匹配上的限流规则的名称。

  例如，在并发度和等待队列长度均已经达到最大值后执行SELECT 1;命令，会出现如下报错：

  ERROR 3009 (HY000): [11a07c4425c00000][...:8527][polardbx]Exceeding the max concurrency 0 of ccl rule selectrulereal

  上述结果表示：该SQL语句SELECT 1;由于超出了限流规则selectrulereal设置的最大并发度而执行失败。

• 示例

  假设需要创建一条名为selectrule的规则，用于限制由’ccltest’@'%'用户发起的，包含cclmatched关键字的，且对任意表执行SELECT操作的SQL语句，同时将最大并发度设置为10。

  规则创建语句如下：

  CREATE CCL_RULE IF NOT EXISTS ‘selectrule’ ON . TO ‘ccltest’@‘%’
  FOR SELECT
  FILTER BY KEYWORD(‘cclmatched’)
  WITH MAX_CONCURRENCY=10;

2、查看限流规则

语法

查看指定限流规则

语法如下：

SHOW CCL_RULE 'ccl_rule_name1' [, 'ccl_rule_name2' ]

查看所有限流规则

语法如下：

SHOW CCL_RULES

示例

使用如下命令查看当前数据库下所有的限流规则：

mysql> SHOW CCL_RULES \G

返回结果如下：

  *************************** 1. row ***************************
                       NO.: 1
                 RULE_NAME: selectrulereal
                   RUNNING: 2
                   WAITING: 29
                    KILLED: 0
           MATCH_HIT_CACHE: 21374
               TOTAL_MATCH: 21406
         ACTIVE_NODE_COUNT: 2
  MAX_CONCURRENCY_PER_NODE: 1
  WAIT_QUEUE_SIZE_PER_NODE: 100
              WAIT_TIMEOUT: 600
                FAST_MATCH: 1
                  SQL_TYPE: SELECT
                      USER: ccltest@%
                     TABLE: *.*
                  KEYWORDS: ["SELECT"]
                TEMPLATEID: NULL
              CREATED_TIME: 2020-11-26 17:04:08

[参数说明]

参数	说明
NO.	匹配优先级，数字越小，优先级越高。
RULE_NAME	限流规则名称。
RUNNING	匹配到该限流规则且正常执行的SQL语句数量。
WAITING	匹配到该限流规则且正在等待队列里的查询数量。
KILLED	匹配到该限流规则且被KILL的SQL语句数量。
MATCH_HIT_CACHE	匹配到该限流规则且命中Cache的SQL语句数量。
TOTAL_MATCH	匹配到该限流规则的总次数。
ACTIVE_NODE_COUNT	计算层中启用了SQL限流的节点数。
MAX_CONCURRENCY_PER_NODE	每个计算节点的并发度。
WAIT_QUEUE_SIZE_PER_NODE	每个计算节点上等待队列的最大长度。
WAIT_TIMEOUT	SQL语句在等待队列的最大等待时间。
FAST_MATCH	是否启动缓存加速匹配速度。
SQL_TYPE	SQL语句类型。
USER	用户名。
TABLE	数据库表。
KEYWORDS	关键词列表。
TEMPLATEID	SQL模版的编号。
CREATED_TIME	创建时间（本地时间），格式为yyyy-MM-dd HH:mm:ss。

3、删除限流规则

说明 被删除的限流规则会立即失效，此时该规则下等待队列中的SQL语句全部会被正常执行。

• 删除指定限流规则：

DROP CCL_RULE [ IF EXISTS ] `ccl_rule_name1` [, `ccl_rule_name2`, ...]

• 删除所有限流规则：

CLEAR CCL_RULES

4、慢SQL限流

一键开启按语句类型分，默认为SELECT类型，相同语句类型的命令，有更新作用。语法结构如下：

SLOW_SQL_CCL GO [ SQL_TYPE [MAX_CONCURRENCY] [SLOW_SQL_TIME] [MAX_CCL_RULE]]

• SQL_TYPE取值：ALL，SELECT，UPDATE，INSERT，默认为SELECT。

• MAX_CONCURRENCY默认值为CPU核数的一半。

• SLOW_SQL_TIME默认值为系统参数SLOW_SQL_TIME的值。

• MAX_CCL_RULE的默认值为1000。

动作：

• 遍历整个实例的session，识别出该语句类型慢SQL的TemlateId。

• 创建针对慢SQL的限流触发器，名称为：SYSTEM_SLOW_SQL_CCL_TRIGGER{SQLTYPE}。

• 传递慢SQL的TemplateId给限流触发器，由限流触发器创建限流规则。

• Kill所有该语句类型的慢TemplateId查询。

• 一键关闭删除由SLOW_SQL_CCL创建的限流触发器，连带着会删除由限流触发器创建的限流规则。语法结构如下：

  SLOW_SQL_CCL BACK

• 查看限流情况。语法结构如下：

  SLOW_SQL_CCL SHOW

  plan_cache和ccl_rules里以模版ID作为join key的一次inner join。

• 查看限流情况

• 如何干预慢SQL的阈值？

  • 设置SLOW_SQL_CCL GO中的语法。

  • 在一键开启SQL限流之前，设置用户变量slow_sql_time。如下：

    set @slow_sql_time=2000;
    slow_sql_ccl go;

说明 : 后面的设置方式会被前面的设置方式所覆盖。