一份超詳細(xì)的MySQL高性能優(yōu)化實(shí)戰(zhàn)總結(jié)

MySQL 對(duì)于很多 Linux 從業(yè)者而言，是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題，多數(shù)情況都是因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題的情況和處理思路不清晰。

在進(jìn)行 MySQL 的優(yōu)化之前必須要了解的就是 MySQL 的查詢過(guò)程，很多的查詢優(yōu)化工作實(shí)際上就是遵循一些原則讓 MySQL 的優(yōu)化器能夠按照預(yù)想的合理方式運(yùn)行而已。

MySQL 查詢過(guò)程

優(yōu)化的哲學(xué)

注：優(yōu)化有風(fēng)險(xiǎn)，修改需謹(jǐn)慎。

優(yōu)化可能帶來(lái)的問(wèn)題：

• 優(yōu)化不總是對(duì)一個(gè)單純的環(huán)境進(jìn)行，還很可能是一個(gè)復(fù)雜的已投產(chǎn)的系統(tǒng)。

• 優(yōu)化手段本來(lái)就有很大的風(fēng)險(xiǎn)，只不過(guò)你沒能力意識(shí)到和預(yù)見到。

• 任何的技術(shù)可以解決一個(gè)問(wèn)題，但必然存在帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。

• 對(duì)于優(yōu)化來(lái)說(shuō)解決問(wèn)題而帶來(lái)的問(wèn)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。

優(yōu)化的需求：

• 穩(wěn)定性和業(yè)務(wù)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(fēng)險(xiǎn)。

• 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(yīng)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化。

所以優(yōu)化工作，是由業(yè)務(wù)需求驅(qū)使的！

優(yōu)化由誰(shuí)參與？在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、業(yè)務(wù)部門代表、應(yīng)用程序架構(gòu)師、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員、應(yīng)用程序開發(fā)人員、硬件及系統(tǒng)管理員、存儲(chǔ)管理員等，業(yè)務(wù)相關(guān)人員共同參與。 

在數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化上有兩個(gè)主要方面：

• 安全：數(shù)據(jù)可持續(xù)性。

• 性能：數(shù)據(jù)的高性能訪問(wèn)。

存儲(chǔ)、主機(jī)和操作系統(tǒng)方面：

• 主機(jī)架構(gòu)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(luò)問(wèn)題

應(yīng)用程序方面：

• 應(yīng)用程序穩(wěn)定性

• SQL 語(yǔ)句性能

• 串行訪問(wèn)資源

• 性能欠佳會(huì)話管理

• 這個(gè)應(yīng)用適不適合用 MySQL

數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方面：

• 內(nèi)存

• 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（物理&邏輯）

• 實(shí)例配置

說(shuō)明：不管是設(shè)計(jì)系統(tǒng)、定位問(wèn)題還是優(yōu)化，都可以按照這個(gè)順序執(zhí)行。

數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化維度有如下四個(gè)：

• 硬件

• 系統(tǒng)配置

• 數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)

• 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(kù)表結(jié)構(gòu)>SQL 及索引。

• 優(yōu)化效果：硬件<系統(tǒng)配置<數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)<SQL 及索引。

檢查問(wèn)題常用的 12 個(gè)工具：

• MySQL

• mysqladmin：MySQL 客戶端，可進(jìn)行管理操作

• mysqlshow：功能強(qiáng)大的查看 shell 命令

• SHOW [SESSION | GLOBAL] variables：查看數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)信息

• SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS：查看數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)信息

• information_schema：獲取元數(shù)據(jù)的方法

• SHOW ENGINE INNODB STATUS：Innodb 引擎的所有狀態(tài)

• SHOW PROCESSLIST：查看當(dāng)前所有連接的 session 狀態(tài)

• explain：獲取查詢語(yǔ)句的執(zhí)行計(jì)劃

• show index：查看表的索引信息

• slow-log：記錄慢查詢語(yǔ)句

• mysqldumpslow：分析 slowlog 文件的工具

不常用但好用的 7 個(gè)工具：

• Zabbix：監(jiān)控主機(jī)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)（部署 Zabbix 監(jiān)控平臺(tái)）

• pt-query-digest：分析慢日志

• MySQL slap：分析慢日志

• sysbench：壓力測(cè)試工具

• MySQL profiling：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)整體狀態(tài)工具    

• Performance Schema：MySQL 性能狀態(tài)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)

• workbench：管理、備份、監(jiān)控、分析、優(yōu)化工具（比較費(fèi)資源）

關(guān)于 Zabbix 參考：http://www.cnblogs.com/clsn/p/7885990.html

一般應(yīng)急調(diào)優(yōu)的思路：針對(duì)突然的業(yè)務(wù)辦理卡頓，無(wú)法進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)處理，需要馬上解決的場(chǎng)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(jié)果集>30;
　　　 show index from table;
3、通過(guò)執(zhí)行計(jì)劃判斷，索引問(wèn)題（有沒有、合不合理）或者語(yǔ)句本身問(wèn)題
4、show status  like '%lock%';    # 查詢鎖狀態(tài)
　　kill SESSION_ID;   # 殺掉有問(wèn)題的session

常規(guī)調(diào)優(yōu)思路：針對(duì)業(yè)務(wù)周期性的卡頓，例如在每天 10-11 點(diǎn)業(yè)務(wù)特別慢，但是還能夠使用，過(guò)了這段時(shí)間就好了。

1）查看slowlog，分析slowlog，分析出查詢慢的語(yǔ)句；
2）按照一定優(yōu)先級(jí)，一個(gè)一個(gè)排查所有慢語(yǔ)句；
3）分析top SQL，進(jìn)行explain調(diào)試，查看語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間；
4）調(diào)整索引或語(yǔ)句本身。

系統(tǒng)層面

CPU方面：vmstat、sar top、htop、nmon、mpstat。

內(nèi)存：free、ps-aux。

IO 設(shè)備（磁盤、網(wǎng)絡(luò)）：iostat、ss、netstat、iptraf、iftop、lsof。

vmstat 命令說(shuō)明：

• Procs：r 顯示有多少進(jìn)程正在等待 CPU 時(shí)間。b 顯示處于不可中斷的休眠的進(jìn)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(shè)備中讀入 b1 的寫入到設(shè)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(yùn)行用戶代碼，系統(tǒng)代碼，空閑，等待 I/O 的 CPU 時(shí)間。

iostat 命令說(shuō)明：

• 實(shí)例命令：iostat -dk 1 5；iostat -d -k -x 5 （查看設(shè)備使用率（%util）和響應(yīng)時(shí)間（await））。

你認(rèn)為到底負(fù)載高好，還是低好呢？在實(shí)際的生產(chǎn)中，一般認(rèn)為 CPU 只要不超過(guò) 90% 都沒什么問(wèn)題。當(dāng)然不排除下面這些特殊情況。

CPU 負(fù)載高，IO 負(fù)載低：

• 內(nèi)存不夠
  

• 磁盤性能差

• SQL 問(wèn)題：去數(shù)據(jù)庫(kù)層，進(jìn)一步排查 SQL 問(wèn)題

• IO 出問(wèn)題了（磁盤到臨界了、raid 設(shè)計(jì)不好、raid 降級(jí)、鎖、在單位時(shí)間內(nèi) TPS 過(guò)高）

• TPS 過(guò)高：大量的小數(shù)據(jù) IO、大量的全表掃描

IO 負(fù)載高，CPU 負(fù)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(gè)定值，硬件出廠的時(shí)候，廠家定義的一個(gè)每秒最大的 IO 次數(shù)。

• 大量大的 IO 寫操作：SQL 問(wèn)題的幾率比較大

IO和 CPU 負(fù)載都很高：

• 硬件不夠了或 SQL 存在問(wèn)題

定位問(wèn)題點(diǎn)吮吸：硬件>系統(tǒng)>應(yīng)用>數(shù)據(jù)庫(kù)>架構(gòu)（高可用、讀寫分離、分庫(kù)分表）。

處理方向：明確優(yōu)化目標(biāo)、性能和安全的折中、防患未然。

①主機(jī)方面

②CPU 的選擇

③內(nèi)存的選擇

④存儲(chǔ)方面

⑤網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面

服務(wù)器硬件優(yōu)化關(guān)鍵點(diǎn)：

• 物理狀態(tài)燈

• 自帶管理設(shè)備：遠(yuǎn)程控制卡（FENCE設(shè)備：ipmi ilo idarc）、開關(guān)機(jī)、硬件監(jiān)控。

• 第三方的監(jiān)控軟件、設(shè)備（snmp、agent）對(duì)物理設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控。

• 存儲(chǔ)設(shè)備：自帶的監(jiān)控平臺(tái)。EMC2（HP 收購(gòu)了）、 日立（HDS）、IBM 低端 OEM HDS、高端存儲(chǔ)是自己技術(shù)，華為存儲(chǔ)。

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(wù)器中默認(rèn) 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))：

/proc/sys/vm/swappiness的內(nèi)容改成0（臨時(shí)），/etc/sysctl. conf上添加vm.swappiness=0（永久）

這個(gè)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(dāng)然，這個(gè)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(huì)直接繞過(guò)文件系統(tǒng) Cache 來(lái)訪問(wèn)磁盤，但是 redo log 依舊會(huì)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(huì)占用太多。

IO 調(diào)度策略：

#echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler   臨時(shí)修改為deadline

永久修改：

vi /boot/grub/grub.conf
更改到如下內(nèi)容:
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet

Linux 系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化：

vim/etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535：# 用戶端口范圍
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096 
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 
fs.file-max=65535：# 系統(tǒng)最大文件句柄，控制的是能打開文件最大數(shù)量  

用戶限制參數(shù)（MySQL 可以不設(shè)置以下配置）：

vim/etc/security/limits.conf 
* soft nproc 65535
* hard nproc 65535
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

應(yīng)用優(yōu)化

業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用獨(dú)立。

防火墻：iptables、selinux 等其他無(wú)用服務(wù)（關(guān)閉）：

    chkconfig --level 23456 acpid off
    chkconfig --level 23456 anacron off
    chkconfig --level 23456 autofs off
    chkconfig --level 23456 avahi-daemon off
    chkconfig --level 23456 bluetooth off
    chkconfig --level 23456 cups off
    chkconfig --level 23456 firstboot off
    chkconfig --level 23456 haldaemon off
    chkconfig --level 23456 hplip off
    chkconfig --level 23456 ip6tables off
    chkconfig --level 23456 iptables  off
    chkconfig --level 23456 isdn off
    chkconfig --level 23456 pcscd off
    chkconfig --level 23456 sendmail  off
    chkconfig --level 23456 yum-updatesd  off

安裝圖形界面的服務(wù)器不要啟動(dòng)圖形界面 runlevel 3。 

另外，思考將來(lái)我們的業(yè)務(wù)是否真的需要 MySQL，還是使用其他種類的數(shù)據(jù)庫(kù)。用數(shù)據(jù)庫(kù)的最高境界就是不用數(shù)據(jù)庫(kù)。

SQL 優(yōu)化方向：

• 執(zhí)行計(jì)劃

• 索引

• SQL 改寫

架構(gòu)優(yōu)化方向：

• 高可用架構(gòu)

• 高性能架構(gòu)

• 分庫(kù)分表

數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)優(yōu)化

①調(diào)整

實(shí)例整體（高級(jí)優(yōu)化，擴(kuò)展）：

thread_concurrency：# 并發(fā)線程數(shù)量個(gè)數(shù)
sort_buffer_size：# 排序緩存
read_buffer_size：# 順序讀取緩存
read_rnd_buffer_size：# 隨機(jī)讀取緩存
key_buffer_size：# 索引緩存
thread_cache_size：# (1G—>8, 2G—>16, 3G—>32, >3G—>64)

②連接層（基礎(chǔ)優(yōu)化）

設(shè)置合理的連接客戶和連接方式：

max_connections           # 最大連接數(shù)，看交易筆數(shù)設(shè)置    
max_connect_errors        # 最大錯(cuò)誤連接數(shù)，能大則大
connect_timeout           # 連接超時(shí)
max_user_connections      # 最大用戶連接數(shù)
skip-name-resolve         # 跳過(guò)域名解析
wait_timeout              # 等待超時(shí)
back_log                  # 可以在堆棧中的連接數(shù)量

③SQL 層（基礎(chǔ)優(yōu)化）