作者 ：慘綠少年 來源：http://clsn.io/clsn/lx287.html
一、前言
MySQL 對于很多 linux 從業(yè)者而言，是一個非常棘手的問題，多數(shù)情況都是因為對數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題的情況和處理思路不清晰。在進行 MySQL 的優(yōu)化之前必須要了解的就是 MySQL 的查詢過程，很多的查詢優(yōu)化工作實際上就是遵循一些原則讓MySQL 的優(yōu)化器能夠按照預想的合理方式運行而已。
今天給大家體驗 MySQL 的優(yōu)化實戰(zhàn)，助你高薪之路順暢！
圖 - MySQL查詢過程
二、優(yōu)化的哲學
注意：優(yōu)化有風險，涉足需謹慎！
1. 優(yōu)化可能帶來的問題
- 優(yōu)化不總是對一個單純的環(huán)境進行，還很可能是一個復雜的已投產(chǎn)的系統(tǒng)。
- 優(yōu)化手段本來就有很大的風險，只不過你沒能力意識到和預見到！
- 任何的技術可以解決一個問題，但必然存在帶來一個問題的風險！
- 對于優(yōu)化來說解決問題而帶來的問題,控制在可接受的范圍內(nèi)才是有成果。
- 保持現(xiàn)狀或出現(xiàn)更差的情況都是失敗！
2. 優(yōu)化的需求
- 穩(wěn)定性和業(yè)務可持續(xù)性,通常比性能更重要！
- 優(yōu)化不可避免涉及到變更，變更就有風險！
- 優(yōu)化使性能變好，維持和變差是等概率事件！
- 切記優(yōu)化，應該是各部門協(xié)同，共同參與的工作，任何單一部門都不能對數(shù)據(jù)庫進行優(yōu)化！
- 所以優(yōu)化工作,是由業(yè)務需要驅(qū)使的！！！
3. 優(yōu)化由誰參與
在進行數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時，應由數(shù)據(jù)庫管理員、業(yè)務部門代表、應用程序架構師、應用程序設計人員、應用程序開發(fā)人員、硬件及系統(tǒng)管理員、存儲管理員等，業(yè)務相關人員共同參與。
三、優(yōu)化思路
1. 優(yōu)化什么
在數(shù)據(jù)庫優(yōu)化上有兩個主要方面：即安全與性能。
- 安全 ---> 數(shù)據(jù)可持續(xù)性
- 性能 ---> 數(shù)據(jù)的高性能訪問
2. 優(yōu)化的范圍有哪些
存儲、主機和操作系統(tǒng)方面:
- 主機架構穩(wěn)定性
- I/O 規(guī)劃及配置
- Swap 交換分區(qū)
- OS 內(nèi)核參數(shù)和網(wǎng)絡問題
應用程序方面:
- 應用程序穩(wěn)定性
- SQL 語句性能
- 串行訪問資源
- 性能欠佳會話管理
- 這個應用適不適合用 MySQL
數(shù)據(jù)庫優(yōu)化方面:
- 內(nèi)存
- 數(shù)據(jù)庫結構(物理&邏輯)
- 實例配置
說明：不管是在設計系統(tǒng)，定位問題還是優(yōu)化，都可以按照這個順序執(zhí)行。
3. 優(yōu)化維度
數(shù)據(jù)庫優(yōu)化維度有四個：
硬件、系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫表結構、SQL 及索引。
優(yōu)化選擇：
- 優(yōu)化成本:硬件>系統(tǒng)配置>數(shù)據(jù)庫表結構>SQL 及索引
- 優(yōu)化效果:硬件<系統(tǒng)配置<數(shù)據(jù)庫表結構<SQL 及索引
四、優(yōu)化工具有啥
1. 數(shù)據(jù)庫層面
檢查問題常用工具：
不常用但好用的工具：
2. 數(shù)據(jù)庫層面問題解決思路
一般應急調(diào)優(yōu)的思路：
針對突然的業(yè)務辦理卡頓，無法進行正常的業(yè)務處理！需要立馬解決的場景！
- 1、show processlist
- 2、explain select id ,name from stu where name='clsn'; # ALL id name age sex
- select id,name from stu where id=2-1 函數(shù) 結果集>30;
- show index from table;
- 3、通過執(zhí)行計劃判斷，索引問題(有沒有、合不合理)或者語句本身問題
- 4、show status like '%lock%'; # 查詢鎖狀態(tài)
- kill SESSION_ID; # 殺掉有問題的session
常規(guī)調(diào)優(yōu)思路：
針對業(yè)務周期性的卡頓，例如在每天 10-11 點業(yè)務特別慢，但是還能夠使用，過了這段時間就好了。
- 1、查看 slowlog，分析 slowlog，分析出查詢慢的語句。
- 2、按照一定優(yōu)先級，進行一個一個的排查所有慢語句。
- 3、分析 top sql，進行 explain 調(diào)試，查看語句執(zhí)行時間。
- 4、調(diào)整索引或語句本身。
3. 系統(tǒng)層面
cpu方面：
vmstat、sar top、htop、nmon、mpstat
內(nèi)存：
free 、ps -aux 、
IO 設備(磁盤、網(wǎng)絡)：
IOStat 、 ss 、 netstat 、 iptraf、iftop、lsof、
vmstat 命令說明：
- Procs：r 顯示有多少進程正在等待 CPU 時間。b 顯示處于不可中斷的休眠的進程數(shù)量。在等待 I/O
- Memory：swpd 顯示被交換到磁盤的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。未被使用的數(shù)據(jù)塊，用戶緩沖數(shù)據(jù)塊，用于操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量
- Swap：操作系統(tǒng)每秒從磁盤上交換到內(nèi)存和從內(nèi)存交換到磁盤的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。s1 和 s0 最好是 0
- Io：每秒從設備中讀入 b1 的寫入到設備 b0 的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。反映了磁盤 I/O
- System：顯示了每秒發(fā)生中斷的數(shù)量(in)和上下文交換(cs)的數(shù)量
- Cpu：顯示用于運行用戶代碼，系統(tǒng)代碼，空閑，等待 I/O 的 CPU 時間
iostat 命令說明
實例命令： iostat -dk 1 5
iostat -d -k -x 5 (查看設備使用率(%util)和響應時間(await))
- tps：該設備每秒的傳輸次數(shù)。“一次傳輸”意思是“一次 I/O 請求”。多個邏輯請求可能會被合并為“一次 I/O 請求”。
- iops ：硬件出廠的時候，廠家定義的一個每秒最大的 IO 次數(shù),"一次傳輸"請求的大小是未知的。
- kB_read/s：每秒從設備(drive expressed)讀取的數(shù)據(jù)量；
- KB_wrtn/s：每秒向設備(drive expressed)寫入的數(shù)據(jù)量；
- kB_read：讀取的總數(shù)據(jù)量；
- kB_wrtn：寫入的總數(shù)量數(shù)據(jù)量；這些單位都為 Kilobytes。
4. 系統(tǒng)層面問題解決辦法
你認為到底負載高好，還是低好呢？
在實際的生產(chǎn)中，一般認為 cpu 只要不超過 90% 都沒什么問題 。
當然不排除下面這些特殊情況：
問題一：cpu 負載高，IO 負載低
- 內(nèi)存不夠
- 磁盤性能差
- SQL 問題 ------>去數(shù)據(jù)庫層，進一步排查 sql 問題
- IO 出問題了(磁盤到臨界了、raid 設計不好、raid 降級、鎖、在單位時間內(nèi) tps 過高)
- tps 過高: 大量的小數(shù)據(jù) IO、大量的全表掃描
問題二：IO 負載高，cpu 負載低
- 大量小的 IO 寫操作：
- autocommit ，產(chǎn)生大量小 IO
- IO/PS 磁盤的一個定值，硬件出廠的時候，廠家定義的一個每秒最大的 IO 次數(shù)。
- 大量大的 IO 寫操作
- SQL 問題的幾率比較大
問題三：IO 和 cpu 負載都很高
硬件不夠了或 SQL 存在問題
五、基礎優(yōu)化
1. 優(yōu)化思路
定位問題點:
硬件 --> 系統(tǒng) --> 應用 --> 數(shù)據(jù)庫 --> 架構(高可用、讀寫分離、分庫分表)
處理方向：
明確優(yōu)化目標、性能和安全的折中、防患未然
2. 硬件優(yōu)化
主機方面：
- 根據(jù)數(shù)據(jù)庫類型，主機 CPU 選擇、內(nèi)存容量選擇、磁盤選擇
- 平衡內(nèi)存和磁盤資源
- 隨機的 I/O 和順序的 I/O
- 主機 RAID 卡的 BBU(Battery Backup Unit)關閉
cpu 的選擇：
- cpu 的兩個關鍵因素：核數(shù)、主頻
- 根據(jù)不同的業(yè)務類型進行選擇：
- cpu 密集型：計算比較多，OLTP 主頻很高的 cpu、核數(shù)還要多
- IO 密集型：查詢比較，OLAP 核數(shù)要多，主頻不一定高的
內(nèi)存的選擇：
- OLAP 類型數(shù)據(jù)庫，需要更多內(nèi)存，和數(shù)據(jù)獲取量級有關。
- OLTP 類型數(shù)據(jù)一般內(nèi)存是 cpu 核心數(shù)量的 2 倍到 4 倍，沒有最佳實踐。
存儲方面：
- 根據(jù)存儲數(shù)據(jù)種類的不同，選擇不同的存儲設備
- 配置合理的 RAID 級別(raid 5、raid 10、熱備盤)
- 對與操作系統(tǒng)來講，不需要太特殊的選擇，最好做好冗余(raid1)(ssd、sas 、sata)
raid 卡：主機 raid 卡選擇：
- 實現(xiàn)操作系統(tǒng)磁盤的冗余(raid1)
- 平衡內(nèi)存和磁盤資源
- 隨機的 I/O 和順序的 I/O
- 主機 RAID 卡的 BBU(Battery Backup Unit)要關閉
網(wǎng)絡設備方面：
使用流量支持更高的網(wǎng)絡設備(交換機、路由器、網(wǎng)線、網(wǎng)卡、HBA 卡)
注意：以上這些規(guī)劃應該在初始設計系統(tǒng)時就應該考慮好。
3. 服務器硬件優(yōu)化
- 1、物理狀態(tài)燈：
- 2、自帶管理設備：遠程控制卡(FENCE 設備：ipmi ilo idarc)，開關機、硬件監(jiān)控。
- 3、第三方的監(jiān)控軟件、設備(snmp、agent)對物理設施進行監(jiān)控
- 4、存儲設備：自帶的監(jiān)控平臺。EMC2(hp 收購了)， 日立(hds)，IBM 低端 OEM hds，高端存儲是自己技術，華為存儲
4. 系統(tǒng)優(yōu)化
Cpu：
基本不需要調(diào)整，在硬件選擇方面下功夫即可。
內(nèi)存：
基本不需要調(diào)整，在硬件選擇方面下功夫即可。
SWAP：
MySQL 盡量避免使用 swap。阿里云的服務器中默認 swap 為 0
IO ：
- raid、no lvm、 ext4 或 xfs、ssd、IO 調(diào)度策略
- Swap 調(diào)整(不使用 swap 分區(qū))
這個參數(shù)決定了 Linux 是傾向于使用 swap，還是傾向于釋放文件系統(tǒng) cache。在內(nèi)存緊張的情況下，數(shù)值越低越傾向于釋放文件系統(tǒng) cache。當然，這個參數(shù)只能減少使用 swap 的概率，并不能避免 Linux 使用 swap。
修改 MySQL 的配置參數(shù) innodb_flush_method，開啟 O_DIRECT 模式。這種情況下，InnoDB 的 buffer pool 會直接繞過文件系統(tǒng) cache 來訪問磁盤，但是redo log 依舊會使用文件系統(tǒng) cache。值得注意的是，Redo log 是覆寫模式的，即使使用了文件系統(tǒng)的 cache，也不會占用太多。
IO 調(diào)度策略：
5. 系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整
Linux 系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化：
用戶限制參數(shù)(MySQL 可以不設置以下配置)：
6. 應用優(yōu)化
業(yè)務應用和數(shù)據(jù)庫應用獨立,防火墻：iptables、selinux 等其他無用服務(關閉)：
安裝圖形界面的服務器不要啟動圖形界面 runlevel 3,另外，思考將來我們的業(yè)務是否真的需要MySQL，還是使用其他種類的數(shù)據(jù)庫。用數(shù)據(jù)庫的最高境界就是不用數(shù)據(jù)庫。《
六、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化
SQL 優(yōu)化方向：
執(zhí)行計劃、索引、SQL 改寫
架構優(yōu)化方向：
高可用架構、高性能架構、分庫分表
1. 數(shù)據(jù)庫參數(shù)優(yōu)化
調(diào)整：
實例整體(高級優(yōu)化，擴展)
連接層(基礎優(yōu)化)
設置合理的連接客戶和連接方式
SQL 層(基礎優(yōu)化)
- query_cache_size： 查詢緩存
- OLAP 類型數(shù)據(jù)庫,需要重點加大此內(nèi)存緩存
- 但是一般不會超過 GB
- 對于經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù)，緩存會立馬失效
- 我們可以實用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(redis、memecache)，替代他的功能
2.存儲引擎層(innodb 基礎優(yōu)化參數(shù))
隨著系統(tǒng)用戶量的不斷增加，MySQL 索引的重要性不言而喻，對于后端工程師，只有在了解索引及其優(yōu)化的規(guī)則，并應用于實際工作中后，才能不斷的提升系統(tǒng)性能，開發(fā)出高性能、高并發(fā)和高可用的系統(tǒng)。
