大佬是怎么思考設(shè)計MySQL優(yōu)化方案的？

在進(jìn)行MySQL的優(yōu)化之前，必須要了解的就是MySQL的查詢過程，很多查詢優(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(yù)想的合理方式運(yùn)行而已。

一、優(yōu)化的哲學(xué)

注：優(yōu)化有風(fēng)險，涉足需謹(jǐn)慎

1、優(yōu)化可能帶來的問題

1、優(yōu)化不總是對一個單純的環(huán)境進(jìn)行，還很可能是一個復(fù)雜的已投產(chǎn)的系統(tǒng)；

2、優(yōu)化手段本來就有很大的風(fēng)險，只不過你沒能力意識到和預(yù)見到；

3、任何的技術(shù)可以解決一個問題，但必然存在帶來一個問題的風(fēng)險；

4、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；

5、保持現(xiàn)狀或出現(xiàn)更差的情況都是失??！

2、優(yōu)化的需求

1、穩(wěn)定性和業(yè)務(wù)可持續(xù)性，通常比性能更重要；

2、優(yōu)化不可避免涉及到變更，變更就有風(fēng)險；

3、優(yōu)化使性能變好，維持和變差是等概率事件；

4、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數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化！

所以優(yōu)化工作，是由業(yè)務(wù)需要驅(qū)使的！

3、優(yōu)化由誰參與

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時，應(yīng)由數(shù)據(jù)庫管理員、業(yè)務(wù)部門代表、應(yīng)用程序架構(gòu)師、應(yīng)用程序設(shè)計人員、應(yīng)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(wù)相關(guān)人員共同參與。?

二、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(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)問題。

應(yīng)用程序方面：

• 應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)（物理&邏輯）；

• 實例配置；

說明：不管是設(shè)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(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)庫表結(jié)構(gòu)<SQL及索引；

三、優(yōu)化工具有啥？

1、數(shù)據(jù)庫層面

檢查問題常用工具：

1）MySQL
2）msyqladmin：MySQL客戶端，可進(jìn)行管理操作
3）mysqlshow：功能強(qiáng)大的查看shell命令
4）show [SESSION | GLOBAL] variables：查看數(shù)據(jù)庫參數(shù)信息
5）SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS：查看數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)信息
6）information_schema：獲取元數(shù)據(jù)的方法
7）SHOW ENGINE INNODB STATUS：Innodb引擎的所有狀態(tài)
8）SHOW PROCESSLIST：查看當(dāng)前所有連接session狀態(tài)
9）explain：獲取查詢語句的執(zhí)行計劃
10）show index：查看表的索引信息
11）slow-log：記錄慢查詢語句
12）mysqldumpslow：分析slowlog文件的

不常用但好用的工具：

1）Zabbix：監(jiān)控主機(jī)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫（部署zabbix監(jiān)控平臺）
2）pt-query-digest：分析慢日志
3）MySQL slap：分析慢日志
4）sysbench：壓力測試工具
5）MySQL profiling：統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫整體狀態(tài)工具? ??
6）Performance Schema：MySQL性能狀態(tài)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)
7）workbench：管理、備份、監(jiān)控、分析、優(yōu)化工具（比較費(fèi)資源）

2、數(shù)據(jù)庫層面問題解決思路

一般應(yīng)急調(diào)優(yōu)的思路：針對突然的業(yè)務(wù)辦理卡頓，無法進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)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(jié)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(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，一個一個排查所有慢語句；
3）分析top SQL，進(jìn)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(shè)備（磁盤、網(wǎng)絡(luò)）**：**

iostat、ss、netstat、iptraf、iftop、lsof；

vmstat命令說明：

1）Procs：r顯示有多少進(jìn)程正在等待CPU時間。b顯示處于不可中斷的休眠的進(jìn)程數(shù)量。在等待I/O。
2）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。
3）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。
4）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。
5）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。
6）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時間。

iostat命令說明：

實例命令：iostat -dk 1 5
　　　　? ?iostat -d -k -x 5 （查看設(shè)備使用率（%util）和響應(yīng)時間（await））
1）tps：該設(shè)備每秒的傳輸次數(shù)?！耙淮蝹鬏敗币馑际恰耙淮蜪/O請求”。多個邏輯請求可能會被合并為“一次I/O請求”。
2）iops ：硬件出廠的時候，廠家定義的一個每秒最大的IO次數(shù)
3）"一次傳輸"請求的大小是未知的。
4）kB_read/s：每秒從設(shè)備（drive expressed）讀取的數(shù)據(jù)量；
5）KB_wrtn/s：每秒向設(shè)備（drive expressed）寫入的數(shù)據(jù)量；
6）kB_read：讀取的總數(shù)據(jù)量；
7）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(rèn)為到底負(fù)載高好，還是低好呢？在實際的生產(chǎn)中，一般認(rèn)為Cpu只要不超過90%都沒什么問題。

當(dāng)然不排除下面這些特殊情況：

Cpu負(fù)載高，IO負(fù)載低：

1）內(nèi)存不夠；
2）磁盤性能差；
3）SQL問題--->去數(shù)據(jù)庫層，進(jìn)一步排查SQL 問題；
4）IO出問題了（磁盤到臨界了、raid設(shè)計不好、raid降級、鎖、在單位時間內(nèi)tps過高）；
5）tps過高：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：

1）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)。
2）大量大的IO 寫操作：SQL問題的幾率比較大

IO和cpu負(fù)載都很高：

硬件不夠了或SQL存在問題。

四、基礎(chǔ)優(yōu)化

1、優(yōu)化思路

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

處理方向：明確優(yōu)化目標(biāo)、性能和安全的折中、防患未然。

2、硬件優(yōu)化

主機(jī)方面：

根據(jù)數(shù)據(jù)庫類型，主機(jī)CPU選擇、內(nèi)存容量選擇、磁盤選擇：

1）平衡內(nèi)存和磁盤資源；
2）隨機(jī)的I/O和順序的I/O；
3）主機(jī) RAID卡的BBU（Battery Backup Unit）關(guān)閉。

CPU的選擇：

CPU的兩個關(guān)鍵因素：核數(shù)、主頻
根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行選擇：
1）CPU密集型：計算比較多，OLTP - 主頻很高的cpu、核數(shù)還要多
2）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(guān)。
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：

1）根據(jù)存儲數(shù)據(jù)種類的不同，選擇不同的存儲設(shè)備；
2）配置合理的RAID級別（raid5、raid10、熱備盤）；
3）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）。
4）raid卡：
? ? ? 主機(jī)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(jī)的I/O和順序的I/O；
? ? ? ? ? ?主機(jī)raid卡的BBU（Battery Backup Unit）要關(guān)閉。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面：

使用流量支持更高的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器、網(wǎng)線、網(wǎng)卡、HBA卡）

注意：以上這些規(guī)劃應(yīng)該在初始設(shè)計系統(tǒng)時就應(yīng)該考慮好。

3、服務(wù)器硬件優(yōu)化

1）物理狀態(tài)燈
2）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。
3）第三方的監(jiān)控軟件、設(shè)備（snmp、agent）對物理設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控。
4）存儲設(shè)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(shù)，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(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），/etc/sysctl. conf上添加vm.swappiness=0（永久）

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(dāng)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)**innodbflush 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：

echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler? ?臨時修改為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

5、系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整

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

6、應(yīng)用優(yōu)化

業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用獨(dú)立；

防火墻：iptables、selinux等其他無用服務(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)器不要啟動圖形界面runlevel 3。?

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

五、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(gòu)優(yōu)化方向：高可用架構(gòu)、高性能架構(gòu)、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(kuò)展）：

thread_concurrency：# 并發(fā)線程數(shù)量個數(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)

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? ? ? ? # 最大錯誤連接數(shù)，能大則大
connect_timeout? ? ? ? ? ?# 連接超時
max_user_connections? ? ? # 最大用戶連接數(shù)
skip-name-resolve? ? ? ? ?# 跳過域名解析
wait_timeout? ? ? ? ? ? ? # 等待超時
back_log? ? ? ? ? ? ? ? ? # 可以在堆棧中的連接數(shù)量

SQL層（基礎(chǔ)優(yōu)化）

query_cache_size： 查詢緩存? >>>? OLAP類型數(shù)據(jù)庫,需要重點(diǎn)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(chǔ)優(yōu)化參數(shù)）

default-storage-engine
innodb_buffer_pool_size? ? ? ? # 沒有固定大小，50%測試值，看看情況再微調(diào)。但是盡量設(shè)置不要超過物理內(nèi)存70%
innodb_file_per_table=(1,0)
innodb_flush_log_at_trx_commit=(0,1,2) # 1是最安全的，0是性能最高，2折中
binlog_sync
Innodb_flush_method=(O_DIRECT, fdatasync)
innodb_log_buffer_size? ? ? ? ? ?# 100M以下
innodb_log_file_size? ? ? ? ? ? ? ?# 100M 以下
innodb_log_files_in_group? ? ? ?# 5個成員以下,一般2-3個夠用（iblogfile0-N）
innodb_max_dirty_pages_pct? ?# 達(dá)到百分之75的時候刷寫 內(nèi)存臟頁到磁盤。
log_bin
max_binlog_cache_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 可以不設(shè)置
max_binlog_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 可以不設(shè)置
innodb_additional_mem_pool_size? ? ?#小于2G內(nèi)存的機(jī)器，推薦值是20M。32G內(nèi)存以上100M

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