JDBC与MySQL临时表空间的分析

背景

应用 JDBC 链接参数采用 useCursorFetch=true，查询结果集存放在 mysqld 临时表空间中，致使ibtmp1 文件大小暴增到90多G，耗尽服务器磁盘空间。为了限制临时表空间的大小，设置了：

innodb_temp_data_file_path = ibtmp1:12M:autoextend:max:2G

问题描述

在限制了临时表空间后，当应用仍按之前的方式访问时，ibtmp1文件达到2G后，程序一直等待直到超时断开链接。 SHOW PROCESSLIST显示程序的链接线程为sleep状态，state和info信息为空。 这个对应用开发来讲不太友好，程序等待超时以后要分析缘由也缺乏提示信息。

问题分析过程

为了分析问题，咱们进行了如下测试
测试环境：
mysql：5.7.16
java：1.8u162
jdbc 驱动：5.1.36
OS：Red Hat 6.4

1.手工模拟临时表超过最大限制的场景
模拟如下环境：
ibtmp1:12M:autoextend:max:30M
将一张 500万行的 sbtest 表的 k 字段索引删除

运行一条 group by 的查询，产生的临时表大小超过限制后，会直接报错：

select sum(k) from sbtest1 group by k;
ERROR 1114 (HY000): The table '/tmp/#sql_60f1_0' is full

2.检查驱动对 mysql 的设置
咱们上一步看到，sql 手工执行会返回错误，可是 jdbc 不返回错误，致使链接一直 sleep，怀疑是 mysql 驱动作了特殊设置，驱动链接 mysql，经过 general_log 查看作了哪些设置。未发现作特殊设置。

3.测试 JDBC 链接
问题的背景中有对JDBC作特殊配置：useCursorFetch=true，不知道是否与隐藏报错有关，接下来进行测试：

发现如下现象：

·加参数 useCursorFetch=true时，作一样的查询确实不会报错
这个参数是为了防止返回结果集过大而采用分段读取的方式。即程序下发一个 sql 给 mysql 后，会等 mysql 能够读结果的反馈，因为 mysql 在执行sql时，返回结果达到 ibtmp 上限后报错，但没有关闭该线程，该线程处理 sleep 状态，程序得不到反馈，会一直等，没有报错。若是 kill 这个线程，程序则会报错。
·不加参数 useCursorFetch=true时，作一样的查询则会报错

结论

1.正常状况下，sql 执行过程当中临时表大小达到 ibtmp 上限后会报错；
2.当JDBC设置 useCursorFetch=true，sql 执行过程当中临时表大小达到 ibtmp 上限后不会报错。

解决方案

进一步了解到使用 useCursorFetch=true 是为了防止查询结果集过大撑爆 jvm；
可是使用 useCursorFetch=true 又会致使普通查询也生成临时表，形成临时表空间过大的问题；
临时表空间过大的解决方案是限制 ibtmp1 的大小，然而 useCursorFetch=true 又致使JDBC不返回错误。
因此须要使用其它方法来达到相同的效果，且 sql 报错后程序也要相应的报错。除了 useCursorFetch=true 这种段读取的方式外，还可使用流读取的方式。流读取程序详见附件部分。

·报错对比
·段读取方式，sql 报错后，程序不报错
·流读取方式，sql 报错后，程序会报错

·内存占用对比
这里对比了普通读取、段读取、流读取三种方式，初始内存占用 28M 左右：
·普通读取后，内存占用 100M 多
·段读取后，内存占用 60M 左右
·流读取后，内存占用 60M 左右

补充知识点

MySQL共享临时表空间知识点

MySQL 5.7在 temporary tablespace上作了改进，已经实现将 temporary tablespace 从 ibdata（共享表空间文件）中分离。而且能够重启重置大小，避免出现像之前 ibdata 过大难以释放的问题。
其参数为：innodb_temp_data_file_path

1.表现
MySQL启动时 datadir 下会建立一个 ibtmp1 文件，初始大小为 12M，默认值下会无限扩展：
一般来讲，查询致使的临时表（如group by）若是超出 tmp_table_size、max_heap_table_size 大小限制则建立 innodb 磁盘临时表（MySQL5.7默认临时表引擎为 innodb），存放在共享临时表空间；
若是某个操做建立了一个大小为100 M的临时表，则临时表空间数据文件会扩展到 100M大小以知足临时表的须要。当删除临时表时，释放的空间能够从新用于新的临时表，但 ibtmp1 文件保持扩展大小。

2.查询视图
可查询共享临时表空间的使用状况：

SELECT FILE_NAME, TABLESPACE_NAME, ENGINE, INITIAL_SIZE, TOTAL_EXTENTS*EXTENT_SIZE AS TotalSizeBytes, DATA_FREE,MAXIMUM_SIZE FROM INFORMATION_SCHEMA.FILES WHERE TABLESPACE_NAME = 'innodb_temporary'\G
*************************** 1. row ***************************
                FILE_NAME:    /data/mysql5722/data/ibtmp1
TABLESPACE_NAME:    innodb_temporary
                      ENGINE:    InnoDB
             INITIAL_SIZE:    12582912
            TotalSizeBytes:    31457280
               DATA_FREE:    27262976
        MAXIMUM_SIZE:    31457280
1 row in set (0.00 sec)

3.回收方式
重启 MySQL 才能回收

4.限制大小
为防止临时数据文件变得过大，能够配置该 innodb_temp_data_file_path （需重启生效）选项以指定最大文件大小，当数据文件达到最大大小时，查询将返回错误：

innodb_temp_data_file_path=ibtmp1:12M:autoextend:max:2G

5. 临时表空间与 tmpdir 对比
共享临时表空间用于存储非压缩InnoDB临时表(non-compressed InnoDB temporary tables)、关系对象(related objects)、回滚段(rollback segment)等数据；
tmpdir 用于存放指定临时文件(temporary files)和临时表(temporary tables)，与共享临时表空间不一样的是，tmpdir存储的是compressed InnoDB temporary tables。
可经过以下语句测试：

CREATE TEMPORARY TABLE compress_table (id int, name char(255)) ROW_FORMAT=COMPRESSED;
CREATE TEMPORARY TABLE uncompress_table (id int, name char(255)) ;

附件

SimpleExample.java

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.Properties;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class SimpleExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        Properties props = new Properties();
        props.setProperty("user", "root");
        props.setProperty("password", "root");
        SimpleExample engine = new SimpleExample();
//      engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false");
        engine.execute(props,"jdbc:mysql://10.186.24.31:3336/hucq?useSSL=false&useCursorFetch=true");
    }
    final AtomicLong tmAl = new AtomicLong();
    final String tableName="test";
    public void execute(Properties props,String url) {
        CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1; i++) {
            TestThread insertThread = new TestThread(props,cdl, url);
            Thread t = new Thread(insertThread);
            t.start();
            System.out.println("Test start");
        }
        try {
            cdl.await();
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("Test end,total cost:" + (end-start) + "ms");
        } catch (Exception e) {
        }
    }
 
    class TestThread implements Runnable {
        Properties props;
        private CountDownLatch countDownLatch;
        String url;
        public TestThread(Properties props,CountDownLatch cdl,String url) {
            this.props = props;
            this.countDownLatch = cdl;
            this.url = url;
        }
        public void run() {
            Connection connection = null;
            PreparedStatement ps = null;
            Statement st = null;
            long start = System.currentTimeMillis();
            try {
                connection = DriverManager.getConnection(url,props);
                connection.setAutoCommit(false);
                st = connection.createStatement();
                 
                //st.setFetchSize(500);
                st.setFetchSize(Integer.MIN_VALUE);  //仅修改此处便可
                 
                ResultSet rstmp;
                 
                st.executeQuery("select sum(k) from sbtest1 group by k");
                rstmp = st.getResultSet();
                while(rstmp.next()){
                     
                }
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
                System.out.println(new java.util.Date().toString());
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (ps != null)
                    try {
                        ps.close();
                    } catch (SQLException e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                if (connection != null)
                    try {
                        connection.close();
                    } catch (SQLException e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                this.countDownLatch.countDown();
            }
        }
    }
}

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