Mybatis-SQL分析组件

背景

大促备战，最大的隐患项之一就是慢sql，带来的破坏性最大，也是日常工作中经常带来整个应用抖动的最大隐患，而且对sql好坏的评估有一定的技术要求，有一些缺乏经验或者因为不够仔细造成一个坏的sql成功走到了线上，等发现的时候要么是造成了线上影响、报警、或者后置的慢sql采集发现，这时候一般无法快速止损，需要修改代码上线、或者调整数据库索引。
核心痛点：
1、无法提前发现慢sql，可能恶化为慢sql的语句
2、线上出现慢sql后，无法快速止损
解决思路

1、把问题解决在上线之前，最好的办法就是在测试阶段，甚至在开发阶段就发现一个sql的好坏
2、线上发现慢sql后除了改代码上线、调整数据库表索引的方式外，支持热更新的方式替换sql语句。
部门内部，目前大部分数据库框架采用的mybatis，然后基于mybatis本身的实现机制中，开发一个mybatis组件，可以自动对运行的sql进行提取和分析，定制一套默认的分析规则，让sql在开发环境和测试环境执行的时候，就能够做初步的评估，把有问题的慢sql在这个阶段暴露出来；同时具备sql替换功能，在线上出现问题sql的时候，可以通过ducc配置快速完成对一个sql的在线替换，大大降低线上问题的止损时间。
开源方案调研

目前，主流的sql分析组件，核心功能主要放在了两个方向：1、慢sql的分析和优化建议 2、sql的优化重写功能，而且主要偏运维的辅助功能无法做到无侵入的和应用代码进行集成。也就无法实现我们的核心痛点，慢sql提前分析预警和动态sql替换。

设计方案

核心功能：SQL分析预警能力、SQL替换能力

详细设计

主要分为8个功能模块
模块一：core 主要负责组件的接入到mybatis，以及其它模块的编排调用
模块二：config 主要负责组件配置信息的初始化
模块三：extrat 主要通过解析mybatis 相关对象，提取完整的待执行sql
模块四：analysis 主要拼接分析语句，执行explain分析语句并获取分析结果
模块五：rule sql分析规则的加载和初始化，支持自定义规则
目前默认规则（持续扩展）：
1、查询未匹配索引
2、匹配索引过滤效果较差
3、返回行数过多
4、使用了文件排序
模块六：score 基于分析结果和配置的评分规则进行匹配打分，优化建议组装
模块七：out 输出模块，对于输出结果进行输出，目前已error日志、MQ两种输出方式
模块八：replace替换模块，可以对sql语句基于ducc配置进行动态替换
使用方法

1、引入依赖jar包

1. <dependency>
2.     <groupId>com.jd.sql.analysis</groupId>
3.     <artifactId>sql-analysis</artifactId>
4.     <version>1.2-SNAPSHOT</version>
5. </dependency>

复制代码

2、配置组件xml

1. <configuration>
2.     <plugins>
3.         <plugin interceptor="com.jd.sql.analysis.core.SqlAnalysisAspect" >
4.             
5.             <property name="analysisSwitch" value="true"/>
7.             
8.             <property name="sqlReplaceModelSwitch" value="true"/>
9.             <property name="duccAppName" value="workbench-backend"/>
10.             <property name="duccUri" value="ucc://workbench-backend:2d6991cb865f4e6bac6c3e1cf7794cdf@test.ducc.jd.local/v1/namespace/workbench_backend/config/default/profiles/test?longPolling=60000&necessary=false"/>
11.             <property name="duccMonitorKey" value="refundBugFlag"/>
12.         </plugin>
13.     </plugins>
14. </configuration>

复制代码

3、核心配置项

属性用途是否必填默认值备注analysisSwitch是否开启分析功能是falseonlyCheckOnce是否对一个sqlid只分析一次非truecheckInterval每个sqlid分析间隔非300000毫秒onlyCheckOnce 为false才生效exceptSqlIds需要过滤不分析的sqlid非sqlType分析的sql类型非默认select、update支持scoreRuleLoadClass评分规则加载器，用于扩展自定义规则非outModel默认输出方式非默认值：LOG支持LOG、MQ两种方式outputClass评分结果输出类，用于扩展自定义结果输出方式非sqlReplaceModelSwitchsql替换模块是否开启非默认 falseduccAppNameducc配置的应用名称（jdos）非duccUriducc uri配置非duccMonitorKeysql替换配置文件对应的key非4、默认分析效果展示

4.1、慢sql分析效果


4.2、sql动态替换效果

5、实践使用方案

5.1、慢sql分析-日志输出+关键词告警

1. <configuration>
2.     <plugins>
3.         <plugin interceptor="com.jd.sql.analysis.core.SqlAnalysisAspect" >
4.             <property name="analysisSwitch" value="true"/>
5.         </plugin>
6.     </plugins>
7. </configuration>

复制代码

5.2、慢sql分析-日志输出+mq输出+es存储+Kibana分析

1. <configuration>
2.     <plugins>
3.         <plugin interceptor="com.jd.sql.analysis.core.SqlAnalysisAspect" >
4.             
5.             <property name="analysisSwitch" value="true"/>
7.             
8.             <property name="sqlReplaceModelSwitch" value="true"/>
9.             <property name="duccAppName" value="workbench-backend"/>
10.             <property name="duccUri" value="ucc://workbench-backend:2d6991cb865f4e6bac6c3e1cf7794cdf@test.ducc.jd.local/v1/namespace/workbench_backend/config/default/profiles/test?longPolling=60000&necessary=false"/>
11.             <property name="duccMonitorKey" value="refundBugFlag"/>
12.         </plugin>
13.     </plugins>
14. </configuration>            

复制代码

最终效果

5.3、慢sql替换-ducc配置动态更新sql语句

1. <configuration>
2.     <plugins>
3.         <plugin interceptor="com.jd.sql.analysis.core.SqlAnalysisAspect" >
4.             <property name="analysisSwitch" value="true"/>
5.         </plugin>
6.     </plugins>
7. </configuration><configuration>
8.     <plugins>
9.         <plugin interceptor="com.jd.sql.analysis.core.SqlAnalysisAspect" >
10.             <property name="analysisSwitch" value="true"/>
11.         </plugin>
12.     </plugins>
13. </configuration>

复制代码

发现慢sql

ducc配置

线上sql被动态替换

注意：功能正式修复后，需去掉该配置，该功能仅供应急处理线上问题，不建议作为功能长期使用
性能测试

测试环境千次普通sql查询，每种场景进行了5次测试
未启用插件耗时：11108ms，10237ms，9482ms，7938ms，8196ms
开启sql分析耗时：16619ms，17333ms，16321ms，19057ms，18164ms
实际配置，只有首次执行或者间隔时间执行，单次影响10ms左右）
开启sql替换耗时：10642ms，8803ms，8353ms，8830ms，9170ms
基本无影响
适用场景

1、慢sql预防
2、线上问题止损
优势

1、核心优势：执行时分析sql，区别于传统的依赖sql执行耗时来评估慢sql，直接基于语法和索引进行前置分析，不仅能预防某些坏sql在上线后发现是慢sql，还能给出sql优化建议，可以大限度的避免线上产生慢sql。支持动态对线上sql进行替换，可以对线上问题快速止损。
2、性能：基于性能和不同的使用场景考虑，支持定制化配置，每个sql是否仅进行一次检查、或者按某个时间间隔进行配置。sql替换几乎无损耗。
3、扩展：基于后续sql评分规则的扩展、以及分析结果以不同的方式输出的考虑，支持评分规则、输出方式的自定义扩展。
4、成本：接入成本低，无代码侵入。

作者：京东物流 扈海涛
来源：京东云开发者社区

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