作者介绍：简怀兵，腾讯云数据库高级工程师，负责腾讯云CDB内核及基础设施建设；先后供职于Thomson Reuters和YY等公司，PTimeDB作者，曾获一项发明专利；从事MySQL内核开发工作8年，具有丰富的优化经验；在分布式存储等领域有较丰富经验。
MYSQL数据库适用场景广泛，相较于Oracle、DB2性价比更高，Web网站、日志系统、数据仓库等场景都有MYSQL用武之地，但是也存在对于事务性支持不太好（MySQL 5.5版本开始默认引擎才是InnoDB事务型）、存在多个分支、读写效率瓶颈等问题。
所以如何用好MYSQL变得至关重要，一方面需要通过MYSQL优化找出系统读写瓶颈，提高数据库性能；另一方面需要合理涉及数据结构、调整参数，以提高用户操作响应；同时还有尽可能节省系统资源，以便系统可以提供更大负荷的服务。本文将为大家介绍腾讯云团队是如何对Mysql进行内核级优化的思路和经验。
早期的CDB主要基于开源的Oracle MySQL分支，侧重于优化运维和运营的OSS系统。在腾讯云，因为用户数的不断增加，对CDB for MySQL提出越来越高的要求，腾讯云CDB团队针对用户的需求和业界发展的技术趋势，对CDB for MySQL分支进行深度的定制优化。优化重点围绕内核性能、内核功能和外围OSS系统三个维度展开，具体的做法如下：
一.内核性能的优化由于腾讯云上的DB基本都需要跨园区灾备的特性，因此CDB for MySQL的优化主要针对主从DB部署在跨园区网络拓扑的前提下，重点去解决真实部署环境下的性能难题。经过分析和调研，我们将优化的思路归纳为：“消除冗余I/O、缩短I/O路径和避免大锁竞争”。以下是内核性能的部分案例：
1.主备DB间的复制优化
如上图所示，在原生MySQL的复制架构中，Master侧通过Dump线程不断发送Binlog事件给Slave的I/O线程，Slave的I/O线程在接受到Binlog事件后，有两个主要的动作：
写入到Relay Log中，这个过程会和Slave SQL线程争抢保护Relay Log的锁。
更新复制元数据(包含Master的位置等信息)。
优化方法经过分析，我们的优化策略是：
Slave I/O线程和Slave SQL线程是典型的单写单读生产者-消费者模型，是可以做到无锁设计的；因此实现思路就是Slave I/O线程在每次写完数据后，原子更新Relay Log的长度信息，Slave SQL线程读取Relay Log的时以长度信息为边界。这样就将原本竞争激烈的Relay Log锁化解为无锁；
由于Binlog事件中的GTID(Global Transaction Identifier)和DB事务是一一对应的关系，所以Relay Log中的数据本身已经包含了所需要的复制元数据，所以我们可以不写Master info文件，消除了冗余的文件I/O；
于DB都是以事务为更新粒度的，因为在Relay Log文件I/O上，我们通过合并离散小I/O为事务粒度的大I/O等手段，使磁盘I/O得以大幅提升。
优化效果
如上图所示，经过优化：左图35.79%的锁竞争(futex)已经被完全消除；同压测压力下，56.15%的文件I/O开销被优化到19.16%，Slave I/O线程被优化为预期的I/O密集型线程。
2.主库事务线程和Dump线程间的优化
如上图所示，在原生MySQL中多个事务提交线程TrxN和多个Dump线程之间会同时竞争Binlog文件资源的保护锁，多个事务提交线程对Binlog执行写入，多个Dump线程从Binlog文件读取数据并发送给Slave。所有的线程之间是串行执行的！
优化方法
经过分析，我们的优化策略是：
将读写分离开来，多个写入的线程还是在锁保护下串行执行，每一个写入线程写入完成后更新当前Binlog的长度信息，多个Dump线程以Binlog文件的长度信息为读取边界，多个Dump线程之间并行执行。以这种方式来让复制拓扑中的Dump线程发送得更快！
效果
经过测试，优化后的内核，不仅提升了事务提交线程的性能，在Dump线程较多的情况下，对主从复制性能有较大提升。
二.主备库交互流程优化
如上图所示，在原生MySQL中主备库之间的数据发送和ACK回应是简单的串行执行，在上一个事件ACK回应到达之前，不允许继续发送下一个事件；这个行为在跨园区(RTT 2-3ms)的情况性能非常差，而且也不能很好地利用带宽优势。
优化方法经过分析，我们的优化策略是：