Q4Ma high-performance message queue for MySQL

Q4Ma high-performance message queue for MySQL

Cybozu Labs, Inc.Kazuho Oku

2008 5 27年 月 日 Q4M 2

What is a Message Queue?from Distributed Systems (Tanenbaum / Van Steen)

2008 5 27年 月 日 Q4M 3

What is a Message Queue?What is a Message Queue?

Middleware for persistent asynchronous communication

持続的な非同期コミュニケーションのためのミドルウェア

A.k.a. Message-Oriented Middleware別名 : MOM

2008 5 27年 月 日 Q4M 4

Message Queue (cont.)Message Queue (cont.)

MQ is an intermediate storageMQ は中間的なストレージ

vs. RDBMS (long-term persistent storage)vs. RDBMS ( 永続的なストレージ )

Senders and/or receivers may go down送受信プロセスが任意に停止可能

2008 5 27年 月 日 Q4M 5

Minimal Configuration of a MQ ( 最小構成 )Minimal Configuration of a MQ ( 最小構成 )

Senders and receivers access a single queue

送信プロセスと受信プロセスが同一のキューにアクセス

Sender Receiver

Queue

2008 5 27年 月 日 Q4M 6

MQ and RelaysMQ and Relays

Separate queue for sender and receiver送信プロセスと受信プロセスが別個にキューをもつ

Messages relayed between queuesメッセージリレーでキュー間を接続

Sender

Queue

Receiver

Queue

Relay

2008 5 27年 月 日 Q4M 7

Merits of Message Relays ( リレーの意義 )Merits of Message Relays ( リレーの意義 )

Destination can be easily changed宛先の変更が容易

Relays may transfer messages to different locations depending on the headerヘッダを見て転送先を変えるとか

Robustness against network failureネットワーク障害の影響を受けない

Logging and Multicasting, etc.ロギングやマルチキャストが可能

2008 5 27年 月 日 Q4M 8

Message BrokersMessage Brokers

Transform (filter) messages within the relay agent

リレーエージェント内でメッセージの変換を行う

Publish / subscribe modelSeparation between logic and data transfer

ロジックとデータ転送の分離

2008 5 27年 月 日 Q4M 9

Q4MQ4M

Q4M (can) support all modelsQ4M は全モデルに対応 ( 可能 )

Message transfer by q4m-forwardメッセージ転送は q4m-forward で

APIs for routers and message brokersルータやメッセージブローカ用の API

2008 5 27年 月 日 Q4M 10

Architecture of Q4M

2008 5 27年 月 日 Q4M 11

File FormatFile Format

Log-based file formatログベースのファイルフォーマット

Each row (queue_row_t) consist of:Row Header (4 bytes) -- row type and body sizeSource Row ID -- optional, for message transferBody -- < 512MB

2008 5 27年 月 日 Q4M 12

Row HeaderRow Header

Row Types: 3bitsNormal rowRemoved rowNormal row with source rowidRemoved row with source rowidChecksum

Used to recovering successful INSERTs 29-bit adler32

Number of Rows Removed Used for recovering rowids

Body Size: 29bits

2008 5 27年 月 日 Q4M 13

Data ConsistencyData Consistency

INSERTs group-commited using writevINSERT は writev を利用してグループコミット

Each group has a checksum prepended各グループの先頭にチェックサムが存在

Crash recovery is an iteration through the logfile until reaching a block with an invalid checksumクラッシュリカバリの際は、チェックサム比較に失敗

するブロックに到達するまでログを舐める

2008 5 27年 月 日 Q4M 14

Data Consistency (cont.)Data Consistency (cont.)

DELETEs are modifs. of row headersDELETE は行ヘッダの型変更

Normal row -> Removed row Normal row w. source rowid -> Removed row w. source rowid

Either by pwrite or mmap(PROT_WRITE) + msync pwrite あるいは mmap(PROT_WRITE) + msync で削除

Multirow DELETEs aren’t atomic 複数行 DELETE は非アトミック

Not a problem; no API to consume multiple rows at once

複数行を一度に消費する API がないので問題ではない

2008 5 27年 月 日 Q4M 15

Row IDsRow IDs

64bit IntStarts from one and incremented per eac

h row1 から始まって１行毎にインクリメント

Used to detect and block duplicates by relays

メッセージリレーが重複を検出・除外するために使用

2008 5 27年 月 日 Q4M 16

Restritions in SQL of Q4MRestritions in SQL of Q4M

No indexesNo UPDATE

Why need UPDATE a queue row?キューのデータを UPDATE する必要なんてない

SELECT and DELETE are supported for queue administration

SELECT DELETE を使ってキューを管理可能

ex. select count(*) from queue;

2008 5 27年 月 日 Q4M 17

Why no Indexes Support?Why no Indexes Support?

There is generally no reason to support indexes with mysql-based queues, since mysql cannot handle a large number of connections requesting data under various conditions

インデックスが必要になるほど多様な条件を指定して同時に購読できるほど、 mysql の同時接続数は大きくない

2008 5 27年 月 日 Q4M 18

Why no Indexes Support?Why no Indexes Support?

Instead use conditional subscription Conditional subscription 機能を使うべき

Or route data after reading from Q4Mあるいは Q4M からデータを読んだ後にルーティング

すべき

2008 5 27年 月 日 Q4M 19

Tutorial

2008 5 27年 月 日 Q4M 20

Sending a MessageSending a Message

INSERT into queue values (1,’Hello World!’);

2008 5 27年 月 日 Q4M 21

Receiving a MessageReceiving a Message

while (1) {SELECT queue_wait(‘queue’);;my @row = SELECT ROW * FROM queue;

or next;…

}SELECT queue_end(‘queue’);;

2008 5 27年 月 日 Q4M 22

OWNER Mode and NON-OWNER ModeOWNER Mode and NON-OWNER Mode

QuickTime˛ Ç∆TIFFÅiîÒà≥èkÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ

ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ å©ÇÈÇΩÇflÇ…ÇÕïKóvÇ≈Ç∑ÅB

2008 5 27年 月 日 Q4M 23

OWNER Mode and NON-OWNER Mode (cont.)OWNER Mode and NON-OWNER Mode (cont.)

Within OWNER mode, only the owned row are visible

OWNER モードでは、所有中の行のみが見える

Within NON-OWNER mode, rows owned by other connections are invisible

NON-OWNER モードでは、他の接続が所有している行は見えない

2008 5 27年 月 日 Q4M 24

Function for Entering OWNER ModeFunction for Entering OWNER Mode

queue_waitUsed to enter OWNER mode

OWNER モードに (再 )切替するために使用When called within OWNER mode, the owned row i

s deleted

2008 5 27年 月 日 Q4M 25

queue_waitqueue_wait

Two formsqueue_wait(tbl_cond)queue_wait(tbl_cond,[tbl_cond…,timeout])

2008 5 27年 月 日 Q4M 26

queue_wait(tbl_cond)queue_wait(tbl_cond)

Wait max. 60 seconds until any data becomes available on given table under given condition

最大 60秒間、指定された条件に合致する行が指定されたテーブルに登録されるまでブロック

Returns 1 if successful, 0 if no data成功すれば 1 、データがなければ 0

Enters OWNER mode even if no dataデータがない場合でも OWNER モードへ切り替わる

2008 5 27年 月 日 Q4M 27

queue_wait(tbl_cond)queue_wait(tbl_cond)

Table name (and optionally condition) should be specified

テーブル名と (オプションで条件 ) を指定

Only numeric columns may be used within condition

条件節では数値型のカラムのみ使用可能See queue_share_t::init_fixed_fields

tbl_cond ::= table [ “:” cond]

2008 5 27年 月 日 Q4M 28

queue_wait(tbl_cond) (cont.)queue_wait(tbl_cond) (cont.)

SELECT queue_wait(‘table:v<3’);

2008 5 27年 月 日 Q4M 29

queue_wait(tbl_cond,[tbl_cond…,timeout])queue_wait(tbl_cond,[tbl_cond…,timeout])

Accepts multiple tables and timeout複数のテーブルとタイムアウトを指定可能

Data searched from leftmost table to right

データは左端のテーブルから右方向に探索

Returns table index (the leftmost table is 1) of the newly owned row

獲得した行の属するテーブルのインデックス (左端のテーブルが 1) を返す

2008 5 27年 月 日 Q4M 30

Functions for Exiting OWNER ModeFunctions for Exiting OWNER Mode

queue_endDeletes the owned row and exits OWNER mode

所有中の行を削除して OWNER モードを脱出

queue_abortReleases (instead of deleting) the owned row and

exits OWNER mode所有中の行を非所有状態に変更して OWNER モードを脱出

Close of a MySQL connection does the same thingMySQL の接続切断時も同様

2008 5 27年 月 日 Q4M 31

Receiving a Message (revisited)Receiving a Message (revisited)

while (1) {SELECT queue_wait(‘queue’);;my @row = SELECT ROW * FROM queue;

or next;if (consume_row(@row) != SUCCESS) {

exit(1);}

}

2008 5 27年 月 日 Q4M 32

Applications of Q4M

2008 5 27年 月 日 Q4M 33

Connecting Distant ServersConnecting Distant Servers

Pathtraq uses Q4M queues and a relay to communicate with its content analysis service running in a different iDC

Pathtraq では、 Q4M キューとメッセージリレーを使用して、別の iDC にあるコンテンツ分析サービスと接続している

ContentAnalysisService

Queue

PathtraqDB

Queue

MySQL conn.over SSL,gzip

2008 5 27年 月 日 Q4M 34

User NotificationsUser Notifications

For sending notifications from web services

ウェブサービスでユーザ通知送信のために使用可能

DB

Queue(s)

App. Logic SMTP Agent

IM Agent

2008 5 27年 月 日 Q4M 35

Asynchronous UpdatesAsynchronous Updates

Asynchronous updates leads to faster response of web services

非同期更新に利用することでウェブサービスの応答性を向上可能

DB

Queue

App. Logic

DB

2008 5 27年 月 日 Q4M 36

Scheduling Web CrawlersScheduling Web Crawlers

Web crawlers with retry-on-errorリトライ機能つき Web クローラー

URLDB

Request Queue

Spiders

Retry Queue

Re-scheduler

Store Result

Read URL

If failed to fetch, store URL in retry queue

2008 5 27年 月 日 Q4M 37

Current Limitations and the Future of Q4M

2008 5 27年 月 日 Q4M 38

Current LimitationsCurrent Limitations

Table compactions is a blocking operation

テーブルコンパクションが他の処理をブロックするRuns when live data becomes <25% of log file

ライブデータが 25%以下になると実行

Relays are slowNot a problem for Cybozu Labs :-p

2008 5 27年 月 日 Q4M 39

Future of Q4MFuture of Q4M

API for consuming multiple rows at once複数行を一度に受信処理するモード

Necessary for speeding up relaysリレーの高速化に必要

Simple “delete-on-SELECT” mode for novices

初心者向けの「 SELECT 時に削除」モード

Support for transaction w. InnoDB?InnoDB とのトランザクション処理

2008 5 27年 月 日 Q4M 40

Configuration Options of Q4MConfiguration Options of Q4M

--with-sync=no|fsync|fdatasync|fcntlControls synchronization to disk, see --help for det

ail

--enable-mmapMmap’ed reads lead to higher throughput

--enable-mmap-writesDELETEs commited using mmap(PROT_WRITE) and

msync, recommended on linux>=2.6.20 if you need really high performance