MYSQL开发性能研究——批量插入的优化措施

一、我们遇到了什么问题

在标准SQL里面，我们通常会写下如下的SQL insert语句。

INSERT INTO TBL_TEST (id) VALUES(1);

很显然,在MYSQL中，这样的方式也是可行的。但是当我们需要批量插入数据的时候，这样的语句却会出现性能问题。例如说，如果有需要插入100000条数据，那么就需要有100000条insert语句，每一句都需要提交到关系引擎那里去解析，优化，然后才能够到达存储引擎做真的插入工作。

正是由于性能的瓶颈问题，MYSQL官方文档也就提到了使用批量化插入的方式，也就是在一句INSERT语句里面插入多个值。即，

INSERT INTO TBL_TEST (id) VALUES (1), (2), (3)

这样的做法确实也可以起到加速批量插入的功效，原因也不难理解，由于提交到服务器的INSERT语句少了，网络负载少了，最主要的是解析和优化的时间看似增多，但是实际上作用的数据行却实打实地多了。所以整体性能得以提高。根据网上的一些说法，这种方法可以提高几十倍。

然而，我在网上也看到过另外的几种方法，比如说预处理SQL，比如说批量提交。那么这些方法的性能到底如何？本文就会对这些方法做一个比较。

二、比较环境和方法

我的环境比较苦逼，基本上就是一个落后的虚拟机。只有2核，内存为6G。操作系统是SUSI Linux，MYSQL版本是5.6.15。

可以想见，这个机子的性能导致了我的TPS一定非常低，所以下面的所有数据都是没有意义的，但是趋势却不同，它可以看出整个插入的性能走向。

由于业务特点，我们所使用的表非常大，共有195个字段，且写满（每个字段全部填满，包括varchar）大致会有略小于4KB的大小，而通常来说，一条记录的大小也有3KB。

由于根据我们的实际经验，我们很肯定的是，通过在一个事务中提交大量INSERT语句可以大幅度提高性能。所以下面的所有测试都是建立在每插入5000条记录提交一次的做法之上。

最后需要说明的是，下面所有的测试都是通过使用MYSQL C API进行的，并且使用的是INNODB存储引擎。

三、比较方法

理想型测试（一）——方法比较

目的：找出理想情况下最合适的插入机制

关键方法：

1. 每个进/线程按主键顺序插入

2. 比较不同的插入方法

3. 比较不同进/线程数量对插入的影响

*“普通方法”指的是一句INSERT只插入一个VALUE的情况。

*“预处理SQL”指的是使用预处理MYSQL C API的情况。

* “多表值SQL(10条）”是使用一句INSERT语句插入10条记录的情况。为什么是10条？后面的验证告诉了我们这样做性能最高。

结论，很显然，从三种方法的趋势上来看，多表值SQL(10条）的方式最为高效。

理想型测试（二）——多表值SQL条数比较

很显然，在数据量提高的情况下，每条INSERT语句插入10条记录的做法最为高效。

理想型测试（三）——连接数比较

结论：在2倍与CPU核数的连接和操作的时候，性能最高

一般性测试—— 根据我们的业务量进行测试

目的：最佳插入机制适合普通交易情况？

关键方法：

1. 模拟生产数据(每条记录约3KB)

2. 每个线程主键乱序插入

很显然，如果是根据主键乱序插入的话，性能会有直线下降的情况。这一点其实和INNODB的内部实现原理所展现出来的现象一致。但是仍然可以肯定的是，多表值SQL(10条）的情况是最佳的。

压力测试

目的：最佳插入机制适合极端交易情况？

关键方法：

1. 将数据行的每一个字段填满（每条记录约为4KB）

2. 每个线程主键乱序插入

结果和我们之前的规律类似，性能出现了极端下降。并且这里验证了随着记录的增大（可能已经超过了一个page的大小，毕竟还有slot和page head信息占据空间），会有page split等现象，性能会下降。

四、结论

根据上面的测试，以及我们对INNODB的了解，我们可以得到如下的结论。

?采用顺序主键策略（例如自增主键，或者修改业务逻辑，让插入的记录尽可能顺序主键）

?采用多值表（10条）插入方式最为合适

?将进程/线程数控制在2倍CPU数目相对合适

五、附录

我发现网上很少有完整的针对MYSQL 预处理SQL语句的例子。这里给出一个简单的例子。

--建表语句
CREATE TABLE tbl_test
(
    pri_key  varchar(30),
    nor_char char(30),
    max_num DECIMAL(8,0),
    long_num DECIMAL(12, 0),
    rec_upd_ts TIMESTAMP
);

/*====================================================*/

#include <string.h>
#include <iostream>
#include <mysql.h>
#include <sys/time.h>
#include <sstream>
#include <vector>

using namespace std;

#define STRING_LEN 30

char       pri_key                       [STRING_LEN]= "123456";
char       nor_char                      [STRING_LEN]= "abcabc";
char       rec_upd_ts                    [STRING_LEN]= "NOW()";  

bool SubTimeval(timeval &result, timeval &begin, timeval &end)
{
    if ( begin.tv_sec>end.tv_sec ) return false;

    if ( (begin.tv_sec == end.tv_sec) && (begin.tv_usec > end.tv_usec) )
        return   false;

    result.tv_sec = ( end.tv_sec - begin.tv_sec );
    result.tv_usec = ( end.tv_usec - begin.tv_usec );   

    if (result.tv_usec<0) {
        result.tv_sec--;
        result.tv_usec+=1000000;}
    return true;
}

int main(int argc, char ** argv)
{
    INT32 ret = 0;
    char errmsg[200] = {0};
    int sqlCode = 0;

    timeval tBegin, tEnd, tDiff;

    const char* precompile_statment2 = "INSERT INTO `tbl_test`( pri_key, nor_char, max_num, long_num, rec_upd_ts) VALUES(?, ?, ?, ?, ?)";

    MYSQL conn;
    mysql_init(&conn);

    if (mysql_real_connect(&conn, "127.0.0.1", "dba", "abcdefg", "TESTDB", 3306, NULL, 0) == NULL)
    {
        fprintf(stderr, " mysql_real_connect, 2 failed\n");
        exit(0);
    }

    MYSQL_STMT    *stmt = mysql_stmt_init(&conn);
    if (!stmt)
    {
      fprintf(stderr, " mysql_stmt_init, 2 failed\n");
      fprintf(stderr, " %s\n", mysql_stmt_error(stmt));
      exit(0);
    }

    if (mysql_stmt_prepare(stmt, precompile_statment2, strlen(precompile_statment2)))
    {
      fprintf(stderr, " mysql_stmt_prepare, 2 failed\n");
      fprintf(stderr, " %s\n", mysql_stmt_error(stmt));
      exit(0);
    }

    int i = 0;
    int max_num = 3;
    const int FIELD_NUM = 5;
    while (i < max_num)
    {
        //MYSQL_BIND    bind[196] = {0};
        MYSQL_BIND    bind[FIELD_NUM];
        memset(bind, 0, FIELD_NUM * sizeof(MYSQL_BIND));

        unsigned long str_length = strlen(pri_key);
        bind[0].buffer_type   = MYSQL_TYPE_STRING;
        bind[0].buffer        = (char *)pri_key;
        bind[0].buffer_length = STRING_LEN;
        bind[0].is_null       = 0;
        bind[0].length        = &str_length;

        unsigned long str_length_nor = strlen(nor_char);
        bind[1].buffer_type   = MYSQL_TYPE_STRING;
        bind[1].buffer        = (char *)nor_char;
        bind[1].buffer_length = STRING_LEN;
        bind[1].is_null       = 0;
        bind[1].length        = &str_length_nor;

        bind[2].buffer_type   = MYSQL_TYPE_LONG;
        bind[2].buffer        = (char*)&max_num;
        bind[2].is_null       = 0;
        bind[2].length        = 0;

        bind[3].buffer_type   = MYSQL_TYPE_LONG;
        bind[3].buffer        = (char*)&max_num;
        bind[3].is_null       = 0;
        bind[3].length        = 0;

        MYSQL_TIME  ts;
        ts.year= 2002;
        ts.month= 02;
        ts.day= 03;
        ts.hour= 10;
        ts.minute= 45;
        ts.second= 20;

        unsigned long str_length_time = strlen(rec_upd_ts);
        bind[4].buffer_type   = MYSQL_TYPE_TIMESTAMP;
        bind[4].buffer        = (char *)&ts;
        bind[4].is_null       = 0;
        bind[4].length        = 0;

        if (mysql_stmt_bind_param(stmt, bind))
        {
            fprintf(stderr, " mysql_stmt_bind_param, 2 failed\n");
            fprintf(stderr, " %s\n", mysql_stmt_error(stmt));
            exit(0);
        }

        cout << "before execute\n";
        if (mysql_stmt_execute(stmt))
        {
          fprintf(stderr, " mysql_stmt_execute, 2 failed\n");
          fprintf(stderr, " %s\n", mysql_stmt_error(stmt));
          exit(0);
        }
        cout << "after execute\n";

        i++;
    }

    mysql_commit(&conn);

    mysql_stmt_close(stmt);

    return 0;
}

MYSQL开发性能研究——批量插入的优化措施