MyRocks: табличный движок для MySQL на основе RocksDB. Презентация с HighLoad++ 2015. Рассказывается о принципах работы LSM-Trees, их реализации в RocksDB, зачем и как был сделан MyRocks, с какими проблемами столкнулись и как их решили.

1. MyRocks:
Табличный
Движок для
MySQL
Алексей Майков
Сергей Петруня

2. • Мотивация
• Тех. Показатели
• Устройство
• Как попробовать
• Особенности

3. • Мотивация
• Тех. Показатели
• Устройство
• Как попробовать
• Особенности

4. *MySQL is a registered trademark of Oracle Corporation

5. MyRocks

6. Размер базы (GB) (Linkbench)
1172
574
InnoDB RocksDB

7. Megabytes/s written (Linkbench)
150
70
InnoDB RocksDB

8. Размер базы (GB) (Prod)
(zlib level1
compression)
1089
525.4
InnoDB RockDB

9. Terabytes written (Prod)
0
4
8
12
InnoDB 2x RocksDB
Flash GC
Binlog / Relay log
Storage engine

10. Flash read rates (Prod)
• RocksDB > InnoDB * 1.5
• Flash справляется!
Time
RocksDB (2x)
InnoDB
=> 37 Tb
=> 12 Tb

11. Cumulative Response Times (Prod)
0
50
100
150
200
250
300
< 15ms < 75ms < 250ms < 1000ms
Kilo-Queries
RocksDB x2
InnoDB

12. CPU Idle (Prod)
Time
InnoDB
2x RocksDB
100%
0%
80%
50-60%

13. • Мотивация
• Тех. Показатели
• Устройство
• Как попробовать
• Особенности

14. Ограниченность InnoDB
• B*-treе
• Страничное хранение
– Изменение = запись
страницы
– Сжатие тоже постраничное
amplification =
Размер на диске
Размер данных
• Read amplification – устраивает
• Write amplification – проблема
• Size amplification – проблема.
1
10
20
1
3
5
10
12
17
20
25
12

15. Log-Structured Merge (LSM)
MemTableЗапись
Log SST
• Пишем в MemTable+Log
• MemTable → Sorted String Table
MemTable

16. Log-Structured Merge (LSM)
MemTableЗапись
Log SST
• Пишем в MemTable+Log
• MemTable → Sorted String Table
– Линейная запись
– Плотно, с компрессией.
MemTable

17. Log-Structured Merge (LSM)
MemTableЗапись
Log SST
• Пишем в MemTable+Log
• MemTable → Sorted String Table
MemTable

18. Log-Structured Merge (LSM)
MemTableЗапись
Log SST
• Пишем в MemTable+Log
• MemTable → Sorted String Table
• MemTable #2 → Sorted String Table #2
• ...
SST . . .

19. Чтение данных в LSM
MemTable Чтение
Log SST SST
. . .
• Чтение = слияние данных
• Read amplification ↑↑ 
SST

20. Compaction – слияние SST
SST SST . . .Цели
• Уменьшение числа
SST-файлов
скорость чтения ↑
• Удаление старых версий
записей размер ↓
SST
SST
Метод
• Слияние сортированных файлов
– Пишем последовательно
– Пишем плотно
– Хорошее сжатие.

21. Как делать compaction
• Избегать крайностей
– Редко: слишком много SST
– Часто: большой write amplification
• Работать эффективно
– Сливать файлы похожих размеров
– Сливать файлы с разными версиями
одной записи
• Есть много алгоритмов
– Size-tiered
– Leveled
– Date-tiered
– FIFO

22. a-b c-g f-k l-q za-b a-b
Leveled compaction
a-c a-f
. . . . . . . . . . . .
b-gL0
L1 a-e f-i j-n o-z
L2 h-k o-r s-w
L5
MemTable
x-z
N*5 mb
50 mb
500 mba-c e-g l-n
g-h n-q t-u x-yd-e j-ka-b

23. a-ba-b c-g f-k l-q za-b
Leveled compaction
a-c a-f
. . . . . . . . . . . .
b-gL0
L1 a-e f-i j-n o-z
L2 h-k o-r s-w
L5
MemTable
x-z
N*5 mb
50 mb
500 mba-c e-g l-n
g-h n-q t-u x-yd-e j-ka-b
MemTable
read(key) 5 + #L0 операций

24. a-b c-g f-k l-q za-b a-b
Leveled compaction
a-c a-f
. . . . . . . . . . . .
b-gL0
L1 a-e f-i j-n o-z
L2 h-k o-r s-w
L5
MemTable
x-z
N*5 mb
50 mb
500 mba-c e-g l-n
g-h n-q t-u x-yd-e j-ka-b

25. a-b c-g f-k l-q za-b a-b
Leveled compaction
a-c a-f
. . . . . . . . . . . .
b-gL0
L1 a-e f-i j-n o-z
L2 h-k o-r s-w
L5
MemTable
x-z
N*5 mb
50 mb
500 mba-c e-g l-n
g-h n-q t-u x-yd-e j-ka-b

26. a-b c-g f-k l-q za-b a-b
Leveled compaction
a-c a-f
. . . . . . . . . . . .
b-gL0
L1 a-e f-i j-n o-z
L2 h-k o-r s-w
L5
MemTable
x-z
N*5 mb
50 mb
500 mba-c e-g l-n
g-h n-q t-u x-yd-e j-ka-b

27. Leveled compaction - выводы
• read amp. <= #L0+5
• Новые изменения сливаются
друг с другом
• write amp. <= 5*level_fanout +1
• size amp. ~ 1.11
• И мигрируют в старые уровни.

28. Log-Structured Merge – выводы
• Уменьшает write amplification
меньше операций записи
• Уменьшает size amplification
размер БД на диске меньше
• Увеличивает read amplification
читаем из нескольких SST.

29. LevelDB – реализация LSM
+ Встраиваемая библиотека на С++
+ Key/value store на LSM
+ Level-ed compaction
+ Open Source
+ Разработана в Google для Chrome
– Не для серверных нагрузок.

30. • Форкнули LevelDB
• Добавили
– Multi-threaded Compaction
– Multi-threaded MemTable flush
– Throttling, если compaction не
успевает
– Prefix bloom filter для range scans
– Column Families
– И т д.
http://rocksdb.org

31. • Facebook
• LinkedIn
• Yahoo
• CockroachDB
• DNANexus
• …
Применение

32. Ограничения RocksDB
• Это key/value store
– Put(key, value), Delete(key)
– Write(WriteBatch)
• Нет
– Отдельных таблиц
– Типов данных
– Вторичных индексов
– ...

33. create table tbl (
pk int primary key,
...
) engine=RocksDB;
MySQL* + MyRocks=
• Табличный движок для MySQL
• Данные хранятся в RocksDB
• Конфигурация и диагностика
RocksDB через MySQL.

34. MyRocks готов к тестам
• SQL-семантика
• Транзакционный
– REPEATABLE READ
– READ COMMITTED
• Поддержка всех типов данных
• Поддержка индексов
– PRIMARY/UNIQUE/Secondary
– Поиск по всем видам условий
– Статистика для оптимизатора
• Можно пробовать приложения

35. • Мотивация
• Тех. Показатели
• Устройство
• Как попробовать
• Особенности

36. Как попробовать
• https://github.com/facebook/mysql-5.6/
• В будущем - в MariaDB (?)
• Присылайте вопросы, баги,
отзывы, идеи, патчи
• Обсуждение
– https://github.com/facebook/mysql-
5.6/issues/
– http://facebook.com/groups/rocksdb-dev

37. Настройки LSM
MemTable
Level 0
Level 1
Level 2
Level 3
File File
File File File
File File File File
File File File File File
LOG
(WAL)
Compaction
Flush
show engine rocksdb status;
https://github.com/facebook/rocksdb/wiki/RocksDB-Tuning-Guide

38. Настройки MyRocks
set global rocksdb_default_cf_options
='write_buffer_size=12m;target_file_siz
e_base=1m;max_bytes_for_level_multiplie
r=10'
• Настройка default column family
• Другие column families
• > 84 rocksdb_* переменных
set global rocksdb_override_cf_options

39. • Мотивация
• Тех. Показатели
• Устройство
• Как попробовать
• Особенности

40. Особенности SQL на LSM
• myrockshotbackup
• Сканирование в обратную
сторону.
• Bloom filters для range
scans
• Tombstones после массового
DELETE

41. myrockshotbackup
• Local server:
set rocksdb_create_checkpoint=
'/data/mysql/backup'
myrockshotbackup | ssh "tar zxf-"
• Remote:
myrockshotbackup –-move_back
• Create checkpoint

42. Сканирование в обратную сторону
• Проблема
– Большой размер блока
– Компрессия
– Читать с конца нельзя
• Решение: Column Family c хранением данных в
обратном порядке
select *
from user_messages
where user_id=1234
order by date desc limit 10
create table user_messages (
...
KEY key1(user_id,date) comment 'rev:cf_name'

43. Bloom filters для range scans
• Читаем из многих источников
• tbl.key=c1
• Во многих SST
ключа с1 нет
• Bloom Filter в
каждой SST.
MemTable Чтение
SST SST SST

44. Bloom filters для range scans
MemTable Чтение
SST SST SST
INDEX ON t1(col1, col2, …)
index_nr col1 col2 …
• tbl.key>10 AND tbl.key<20
• Надо проверять
все SST
• И Bloom Filter
не применим 
• Bloom filter на
префикс:

45. Tombstones после DELETE
• DELETE создает tombstones
delete from messages
where date='2015-11-01'
select * from messages
where date>='2015-11-01'
• Решение
– Детектировать это при записи в SST
– Немедленно назначать compaction.
• При чтении их пропускают

46. В MyRocks нет всех фич
• Ограничения
– PRIMARY KEY обязателен
– ‘index only’ не для всех типов данных
– ALTER TABLE медленный
– Размер транзакции ограничен
– Нет crash-safe master
(пользуемся semi-sync)
• Это временно
– Дайте нам знать, что нужно в первую
очередь.

47. Выводы
• Табличный движок MyRocks основан на
RocksDB
• Приносит LSM серверного уровня в MySQL
• Решает проблемы write-heavy загрузки
– Меньше места на диске
– Меньше операций записи (износ SSD)
– «В 2 раза меньше InnoDB по тому и другому, без
замедления чтения»
• Состояние
– Интенсивная разработка (не все сценарии
покрыты)
– Но пробовать уже можно
– Open Source: приглашаем к сотрудничеству.

48. Ссылки
• RocksDB Storage Engine for MySQL and MongoDB,
Igor Canadi
https://www.percona.com/live/europe-amsterdam-
2015/sessions/rocksdb-storage-engine-mysql-and-
mongodb
• MySQL on RocksDB (MyRocks), Herman Lee
https://www.percona.com/live/europe-amsterdam-
2015/sessions/mysql-rocksdb-myrocks

49. MyRocks
+
MySQL

50. + MySQL = MyRocks