夜间数据库IO负载飙升？MySQL批量删除操作引发的问题排查

DBdoctor 2024-09-20

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问题现象

近日，某用户反馈他们的MySQL数据库实例在凌晨时段会频繁出现IO负载急剧上升的情况，这种状态会持续一段时间，随后自行恢复正常。为了查明原因，该用户通过DBdoctor工具收集了相关的监控数据和审计日志进行分析。以下是他们收集到的关键数据：AAS监控数据和审计日志分析结果。

问题分析

通过审计日分析我们可以看到，在IO突增时间的时间段内， delete from order_info where id=? 这个SQL被执行超过了100万+次，这种短时间内的大量删除操作可能会对MySQL的IO性能造成影响。用户将分析数据提供给开发同学，开发团队通过追踪这个SQL语句，发现了一个新近添加的定时任务，该任务设置在每天凌晨运行，目的是清除历史数据。该代码如下：

public void cleanExpireData(long startTime, long endTime) {
        List<OrderInfo> orderList = orderInfoDao.findByTime(startTime, endTime);
        if (CollectionUtils.isEmpty(orderList)) {
            log.info("no data found between {} and {}", startTime, endTime);
            return;
        }
        for (OrderInfo orderInfo : orderList) {
            orderInfoDao.deleteById(orderInfo.getId());
        }
        log.info("clean all data success");
}

通过分析这个 cleanExpireData
的目的是清理在指定时间范围内的过期数据。它通过以下步骤实现：

调用orderInfoDao.findByTime(startTime,endTime)
获取在 startTime
和 endTime
之间的所有数据的列表。
如果找到数据，则遍历每个对象ID
，并调用orderInfoDao.dele
teById(id)
方法逐个删除。

那原因找到了，这是因为该定时任务在批量删除数据时先进行了查询操作，再进行一条一条数据删除而导致的数据库IO异常，同时该逻辑还可能会产生OOM，具体分析如下：

1.潜在OOM风险：当查询时间范围内若数据量异常过大，一次查询出来，可能会占用大量内存，造成程序OOM。

2.逐个删除记录效率低下：

每次删除一条记录时，都会发起一次单独的数据库操作（deleteById
）。如果 allIds
列表中有很多条数据，逐条删除会导致大量的数据库请求，从而导致性能降低。

3.频繁大量进行MySQL删除操作会增加系统IO：

每次删除操作都会导致 MySQL 更新数据文件和索引文件，以标记删除的记录。这会触发大量的磁盘写入操作，特别是如果表中有大量索引需要更新。
对于 InnoDB 引擎，删除操作还会产生大量的 Undo Log 和 Redo Log 写操作，用于维护事务一致性和崩溃恢复。
如果 MySQL 开启了 二进制日志（binlog），每个删除操作都会记录到 binlog 中，以便进行事务恢复和主从复制。删除大量数据会导致 MySQL 频繁地将这些操作写入到 binlog 中，增加磁盘的 I/O 压力
删除大量数据后，表会产生空间碎片，尤其是在 InnoDB 引擎中，删除操作并不会立即释放磁盘空间，数据页中的记录会被标记为“已删除”，这可能导致表空间利用率降低。后续的操作（如INSERT
或UPDATE
）会导致表空间整理，进一步增加 I/O 负载

修改建议

避免大数据查询：简单的删除操作，可根据过滤条件直接从数据库中删除，无需查询出来再删除。
批量删除：根据指定时间范围内直接删除，同时限制批量删除个数，防止数据量过大，对数据库造成负载。

修改后代码如下：

public void cleanExpireData(long startTime, long endTime) {
    long effectNum = 1;
    long totalDeleted = 0;  // 记录删除的总数
    while (effectNum > 0) {
        effectNum = orderInfoDao.deleteByTimeAndLimit(startTime, endTime, 10000);
        totalDeleted += effectNum;  // 累积删除的数量
    }
    log.info("Successfully cleaned {} records between {} and {}", totalDeleted, startTime, endTime);
}


##SQL如下：
delete from orderInfo where start_time > #{startTime} and end_time < #{endTime} limit #{num}

修改后的代码实现了直接删除满足条件的数据，避免了先查询再删除的步骤。为了提高效率并防止一次性删除大量数据，我们采用了分批删除的策略，每次删除不超过10000条记录。这样的改进使得代码更加简洁，执行速度也得到了显著提升。代码修改点如下：

1. 避免一次性处理大量数据，采取批量操作

在处理大数据量的操作时（如删除、更新等），避免一次性加载或操作过多数据，防止耗尽内存及造成的数据库性能问题。分批次处理（如使用 LIMIT
）可以有效降低系统压力，同时避免长时间的锁定资源，保持系统的稳定性。

2. 循环操作和停止条件

在执行分批操作时，我们引入了循环机制，并设定了明确的停止条件，以确保所有数据都能被逐一处理。通过限制每次操作处理的数据量，并让循环持续执行直到没有更多数据需要处理，我们能够有效地避免数据遗漏，确保数据处理的完整性和准确性。

3. 记录并跟踪处理结果

通过记录每次操作的结果（如删除的条数）来追踪进度，能够帮助我们准确了解批量操作的效果。此外，正确处理并累积删除的记录总数，有助于调试、日志输出和分析。

4. 灵活选择批量操作的数量

设定合适的批量操作数量（如每次删除 10,000 条），根据数据库的规模和性能动态调整。过大可能导致数据库负载过高，过小则会使效率低下。

总结

在执行数据库定期清理任务时，建议采用分批删除策略，以减少对数据库性能的影响。首先，根据设定的条件筛选出待删除的数据。然后，为了避免一次性删除大量数据导致数据库压力过大，可以实施分批处理。此外，如果数据库频繁出现性能问题，应检查是否有定时任务在特定时间点执行。利用DBdoctor审计日志分析工具，可以帮助我们迅速诊断并定位问题源头。

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