MySQL新版本特性之：`MySQL 8.0`的`资源组`：`CPU`和`IO`资源在`MySQL`中的`限流`管理。

MySQL 8.0 资源组：CPU 和 IO 资源限流管理详解

大家好，今天我们来深入探讨 MySQL 8.0 引入的一项非常重要的特性：资源组（Resource Groups）。这项特性允许我们对 MySQL 实例中的线程进行分组，并为每个组分配特定的 CPU 和 IO 资源份额，从而实现更精细化的资源管理和性能优化。

1. 资源组的概念与作用

在传统的 MySQL 环境中，所有线程共享相同的 CPU 和 IO 资源。在高并发场景下，某些线程可能占用过多的资源，导致其他线程性能下降，甚至引发系统不稳定。资源组的出现，正是为了解决这个问题。

资源组允许我们将不同类型的线程划分到不同的组中，例如，可以将执行复杂查询的线程放在一个组，而将执行简单更新的线程放在另一个组。然后，我们可以为每个组设置不同的 CPU 和 IO 资源限制，确保关键任务获得足够的资源，同时防止非关键任务占用过多资源，影响整体性能。

资源组的主要作用：

• 资源隔离： 将不同类型的线程隔离到不同的组中，避免相互干扰。
• 资源分配： 为每个组分配特定的 CPU 和 IO 资源份额，确保关键任务获得足够的资源。
• 性能优化： 通过合理的资源分配，提高整体性能和稳定性。
• 优先级控制： 间接实现线程优先级控制，高优先级任务分配更多资源。

2. 资源组的类型

MySQL 8.0 提供了两种类型的资源组：

• SYSTEM 资源组： 这是预定义的资源组，用于管理 MySQL 服务器的系统线程。我们不能修改或删除 SYSTEM 资源组。
• 用户自定义资源组： 这是我们可以创建和管理的资源组，用于管理用户线程。

3. 资源组的属性

每个资源组都有一组属性，用于定义其资源限制和行为。以下是一些重要的属性：

属性名称	数据类型	描述
VCPU	INT	指定资源组可以使用的虚拟 CPU 数量。默认值为 NULL，表示不限制。
IO_PRIORITY	INT	指定资源组的 IO 优先级。范围为 0 到 7，其中 0 为最高优先级，7 为最低优先级。默认值为 4。
ENABLE	ENUM	指定资源组是否启用。可选值为 ‘YES’ 和 ‘NO’。默认值为 ‘YES’。
THREAD_PRIORITY	INT	指定资源组内线程的调度优先级，影响线程在资源组内的相对优先级。范围是 -20 到 19，数值越小优先级越高。 默认值为 0， 如果操作系统不支持该功能，则忽略该属性。 要使用线程优先级，需要在启动 MySQL 服务器时，设置 thread_handling=pool-of-threads，并且操作系统需要支持设置线程优先级，否则该设置无效。 即使设置了线程优先级，操作系统的调度器仍然可能影响最终的调度结果。

4. 资源组的操作

我们可以使用 SQL 语句来创建、修改和删除资源组。

4.1 创建资源组

CREATE RESOURCE GROUP group_name
    VCPU = vcpu_count
    IO_PRIORITY = io_priority
    THREAD_PRIORITY = thread_priority
    ENABLE = {YES|NO};

例如，创建一个名为 high_priority_group 的资源组，分配 2 个虚拟 CPU，IO 优先级为 0，并启用它：

CREATE RESOURCE GROUP high_priority_group
    VCPU = 2
    IO_PRIORITY = 0
    ENABLE = YES;

4.2 修改资源组

ALTER RESOURCE GROUP group_name
    VCPU = vcpu_count
    IO_PRIORITY = io_priority
    THREAD_PRIORITY = thread_priority
    ENABLE = {YES|NO};

例如，修改 high_priority_group 的 IO 优先级为 1：

ALTER RESOURCE GROUP high_priority_group
    IO_PRIORITY = 1;

4.3 删除资源组

DROP RESOURCE GROUP group_name;

例如，删除 high_priority_group 资源组：

DROP RESOURCE GROUP high_priority_group;

4.4 将线程分配到资源组

我们可以使用 SET RESOURCE GROUP 语句将线程分配到资源组。

SET RESOURCE GROUP group_name;

例如，将当前会话的线程分配到 high_priority_group 资源组：

SET RESOURCE GROUP high_priority_group;

4.5 查看资源组信息

可以通过查询 INFORMATION_SCHEMA.RESOURCE_GROUPS 表来查看资源组的信息。

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.RESOURCE_GROUPS;

5. 实际应用案例

假设我们有一个电商网站，需要处理大量的用户请求。其中，下单流程对性能要求非常高，而数据分析任务可以容忍一定的延迟。我们可以使用资源组来优化性能。

5.1 创建资源组

-- 创建一个名为 `order_group` 的资源组，分配 4 个虚拟 CPU，IO 优先级为 0
CREATE RESOURCE GROUP order_group
    VCPU = 4
    IO_PRIORITY = 0
    ENABLE = YES;

-- 创建一个名为 `analysis_group` 的资源组，分配 2 个虚拟 CPU，IO 优先级为 7
CREATE RESOURCE GROUP analysis_group
    VCPU = 2
    IO_PRIORITY = 7
    ENABLE = YES;

5.2 修改用户

-- 将执行下单流程的用户连接分配到 `order_group` 资源组
ALTER USER 'order_user'@'%' RESOURCE GROUP order_group;

-- 将执行数据分析任务的用户连接分配到 `analysis_group` 资源组
ALTER USER 'analysis_user'@'%' RESOURCE GROUP analysis_group;

5.3 修改连接属性

-- 设置会话变量 resource_group
SET GLOBAL resource_group_order_group = 'order_group';
SET GLOBAL resource_group_analysis_group = 'analysis_group';

5.4 程序代码 (示例)

以下是一个使用 Python 和 MySQL Connector/Python 连接到数据库并设置资源组的示例代码：

import mysql.connector

def connect_to_db(user, password, host, database, resource_group=None):
    try:
        cnx = mysql.connector.connect(user=user, password=password,
                                      host=host, database=database)
        cursor = cnx.cursor()

        if resource_group:
            cursor.execute(f"SET RESOURCE GROUP {resource_group}")
            cnx.commit()
            print(f"Successfully assigned session to resource group: {resource_group}")

        return cnx, cursor

    except mysql.connector.Error as err:
        print(f"Error: {err}")
        return None, None

def main():
    # 下单用户连接
    order_cnx, order_cursor = connect_to_db(user='order_user', password='password',
                                           host='127.0.0.1', database='ecommerce',
                                           resource_group='order_group')

    # 分析用户连接
    analysis_cnx, analysis_cursor = connect_to_db(user='analysis_user', password='password',
                                               host='127.0.0.1', database='ecommerce',
                                               resource_group='analysis_group')

    # 在这里执行您的数据库操作...

    if order_cnx:
        order_cursor.close()
        order_cnx.close()

    if analysis_cnx:
        analysis_cursor.close()
        analysis_cnx.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

在这个例子中，我们创建了两个资源组：order_group 和 analysis_group。然后，我们将执行下单流程的用户连接分配到 order_group，将执行数据分析任务的用户连接分配到 analysis_group。这样，下单流程可以获得更多的 CPU 和 IO 资源，从而提高性能。

6. 资源组使用的注意事项

• 资源组的设置需要根据实际情况进行调整。 不同的应用场景需要不同的资源分配策略。
• 资源组的设置可能会影响系统的整体性能。 需要进行充分的测试，确保资源分配策略是合理的。
• 资源组的设置需要考虑到操作系统的限制。 例如，某些操作系统可能不支持设置线程优先级。
• thread_handling=pool-of-threads 设置的必要性： 要充分利用资源组的 THREAD_PRIORITY 属性，必须启用 thread_handling=pool-of-threads 配置。否则，线程优先级设置可能无效。
• 资源组与连接池： 在使用连接池的情况下，确保连接池中的连接已经正确分配到相应的资源组。否则，连接池可能会绕过资源组的限制。
• 监控和调优： 需要定期监控资源组的性能，并根据实际情况进行调优。可以使用 MySQL 的性能监控工具来收集资源组的性能数据。例如，查询 performance_schema 数据库中的相关表。

7. 资源组的局限性

虽然资源组是一个非常有用的特性，但也存在一些局限性：

• 只能控制 CPU 和 IO 资源。 无法控制内存和其他类型的资源。
• 资源分配是静态的。 无法根据实际负载动态调整资源分配。
• 配置较为复杂。 需要仔细规划和配置资源组，才能达到最佳效果。

8. 替代方案

除了资源组，还有一些其他的资源管理方案可供选择：

• 操作系统级别的资源管理： 例如，可以使用 Linux 的 cgroups 来限制进程的资源使用。
• 数据库代理： 可以使用数据库代理来管理连接和资源。
• 查询优化： 通过优化查询语句，减少资源消耗。

9. 监控资源组状态

可以通过查询 performance_schema 数据库来监控资源组的运行状态。以下是一些常用的表：

• performance_schema.resource_groups: 包含资源组的配置信息。
• performance_schema.threads: 包含线程的信息，包括线程所属的资源组。
• performance_schema.events_stages_summary_global_by_resource_group: 包含资源组的执行阶段信息。
• performance_schema.events_waits_summary_global_by_resource_group: 包含资源组的等待事件信息。

以下是一些示例查询：

-- 查看每个资源组的 CPU 使用率
SELECT
    RESOURCE_GROUP_NAME,
    SUM(CPU_TIME) AS TOTAL_CPU_TIME
FROM
    performance_schema.events_stages_summary_global_by_resource_group
GROUP BY
    RESOURCE_GROUP_NAME;

-- 查看每个资源组的 IO 等待时间
SELECT
    RESOURCE_GROUP_NAME,
    SUM(SUM_TIMER_WAIT) AS TOTAL_IO_WAIT_TIME
FROM
    performance_schema.events_waits_summary_global_by_resource_group
WHERE
    EVENT_NAME LIKE 'wait/io/%'
GROUP BY
    RESOURCE_GROUP_NAME;

-- 查询当前线程所属的资源组
SELECT
    THREAD_ID,
    RESOURCE_GROUP
FROM
    performance_schema.threads
WHERE
    THREAD_ID = CONNECTION_ID();

这些查询可以帮助我们了解资源组的 CPU 和 IO 使用情况，从而进行性能调优。

10. 总结资源组，合理分配资源

通过以上讲解，我们了解了 MySQL 8.0 资源组的概念、作用、类型、属性和操作。资源组是一个强大的工具，可以帮助我们更精细化地管理 MySQL 实例的资源，提高性能和稳定性。但是，资源组的设置需要根据实际情况进行调整，并进行充分的测试，才能达到最佳效果。希望大家在实际应用中，能够灵活运用资源组，优化 MySQL 性能。