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innodb-lock-stats.md

File metadata and controls

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Understanding InnoDB Lock Stats

InnoDB는 리소스에 대한 exclusive access를 위해서 mutex를 사용하고, shared access를 위해서 rw-lock을 사용한다.

rw-lock

rw-lock은 버퍼 풀 페이지, 테이블스페이스, data-dictionary 등 공통적으로 공유된 자원에 접근하는 것을 제어하기 위해 사용된다. InnoDB는 lock 상태를 모니터링 할 수 있도록 SHOW ENGINE INNODB STATUS를 통해 아래와 같은 정보를 제공한다:

RW-shared spins 38667, rounds 54868, OS waits 16539
RW-excl spins 6353, rounds 126218, OS waits 3936
RW-sx spins 1896, rounds 43888, OS waits 966
Spin rounds per wait: 1.42 RW-shared, 19.87 RW-excl, 23.15 RW-sx

3 types of rw-locks

  1. Shared (RW-shared): 리소스에 대한 shared access 제공. 여러 개의 shared lock 허용
  2. Exclusive (RW-excl): 리소스에 대한 exclusive access 제공. Shared lock은 exclusive lock을 대기
  3. Shared-Exclusive (RW-sx): inconsistent read로 리소스에 대한 write access 제공 (relaxed exclusive)

Locking step

  1. 필요한 lock을 얻으려고 시도한다:
    • SUCCESS: return immediately (spins=0, rounds=0, OS waits=0)
    • FAILURE: enter spin-loop
  2. Spin count를 증가시키고 spin wait을 수행한다
  3. N 라운드 동안 spin wait을 수행한다. 이때, N은 default로 30이며, innodb_sync_spin_loops 값으로 조정할 수 있다:
    1. 각 라운드는 CPU가 X 사이클 동안 PAUSE 상태가 되도록 하는 PAUSE 로직을 수행한다
      • X = {random value from between (0 - innodb_spin_wait_delay) * innodb_spin_wait_pause_multiplier}
      • innodb_spin_wait_delay = 6 (Default, tunable)
      • innodb_spin_wait_pause_multiplier = 50
      • C 컴파일러 및 프로세서 종류에 따라 duration 및 PAUSE 지원 여부 다름
    2. busy-wait 하면서 lock을 사용할 수 있는 지 반복해서 확인한다:
      • AVAILABLE: spin-cycle exit
    3. 필요한 lock을 얻기 위해 재시도한다:
      • SUCCESS: return (spins=1, rounds=M (M <= N), OS waits=0)
      • FAILURE and round가 남아있는 경우: spin-cycle 재개
    4. N 라운드 동안에 lock을 얻지 못했다면, 더이상 CPU 사이클을 낭비할 필요가 없다. 따라서, 사용 중인 CPU 사이클을 OS에게 반환하고, 필요할 때 깨어날 수 있도록 sleep 한다
    5. InnoDB의 sync-array infrastructure를 사용해 signal을 받을 수 있도록 한다:
      1. Lock을 얻지 못한 thread는 위 array에 slot을 예약해 자신을 등록한다
      2. 대기를 시작하기 전에, lock을 사용할 수 있는지 다시 한번 확인한다 (Slot을 예약하는 작업은 시간이 많이 걸리고, 그러는 동안 lock이 사용 가능한 상태가 될 수 있기 때문)
      3. 여전히 lock을 획득하지 못했다면, sync-array infrastructure가 signal을 줄 때까지 대기한다
      4. 이렇게 대기하는 작업을 OS wait이라 하며, 이 루프에 들어가면 OS waits count가 증가한다
    6. 해당 thread가 signal을 받으면, 필요한 lock을 얻기 위해 재시도한다:
      • SUCCESS: return (spins=1, rounds=N, OS waits=1)
      • FAILURE: rounds count를 0으로 리셋하고 3-i 단계부터 재시작 (spins count는 유지)

정리하자면 각 count의 의미는 아래와 같다:

  • spins: thread가 rw-lock을 얻으려고 시도했지만, 실패해서 spin-loop에 빠진 횟수
  • rounds: PAUSE 로직이 실행된 round의 횟수
  • OS waits: spin-loop 내에서 lock을 얻지 못해 포기하고 sleep 한 횟수

Mutex

Locking step

Mutex에 대한 lock을 얻는 작업은 rw-lock과 동일하다. 위의 복잡한 내용을 간단하게 정리하면 크게 두 단계로 나눌 수 있다:

  1. 먼저 mutex에 대한 lock을 시도한다. 만약 다른 thread가 이미 해당 mutex에 대한 lock을 가지고 있다면, spin wait을 수행한다. 이는 루프를 돌면서 "Are you free?" 하면서 free 됐는지 반복해서 확인하는 것을 의미한다.
  2. Spin wait이 어느 정도 지속되면, 포기하고 mutex가 free 될 때까지 sleep 한다.
Mutex spin waits 5870888, rounds 19812448, OS waits 375285
  • Mutex spin waits: thread가 mutex를 얻으려고 시도했지만, 실패해서 spin-loop에 빠진 횟수
  • rounds: mutex 상태를 확인하며 spin wait cycle에서 thread가 루프를 돈 횟수
  • OS waits: thread가 spin wait을 포기하고 sleep 상태로 빠진 횟수

Reference