1.1 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(yù)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

1.2 優(yōu)化的哲學

優(yōu)化有風險，涉足需謹慎

1.2.1 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(fù)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(yù)見到！
•  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??！

1.2.2 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(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)庫進行優(yōu)化！
•  所以優(yōu)化工作,是由業(yè)務(wù)需要驅(qū)使的?。?！

1.2.3 優(yōu)化由誰參與

在進行數(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。

1.3 優(yōu)化思路

1.3.1 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。

•   全 ---> 數(shù)據(jù)可持續(xù)性
•  性能 ---> 數(shù)據(jù)的高性能訪問

1.3.2 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(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：不管是在，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。

1.3.3 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

1.4 優(yōu)化工具有啥？

1.4.1 數(shù)據(jù)庫層面

檢查問題常用工具 

msyqladmin #mysql客戶端，可進行管理操作  
mysqlshow #功能強大的查看shell命令  
show [SESSION | GLOBAL] variables #查看數(shù)據(jù)庫參數(shù)信息  
SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS #查看數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)信息  
information_schema #獲取元數(shù)據(jù)的方法S  
SHOW ENGINE INNODB STATUS Innodb #引擎的所有狀態(tài)  
SHOW PROCESSLIST #查看當前所有連接session狀態(tài)  
explain #獲取查詢語句的執(zhí)行計劃s  
how index #查看表的索引信息  
slow-log #記錄慢查詢語句  
mysqldumpslow #分析slowlog文件的 

不常用但好用的工具 

zabbix #監(jiān)控主機、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫（部署zabbix監(jiān)控平臺）  
pt-query-digest #分析慢日志  
mysqlslap #分析慢日志  
sysbench #壓力測試工具  
mysql profiling #統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫整體狀態(tài)工具   
Performance Schema mysql #性能狀態(tài)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)  
workbench #管理、備份、監(jiān)控、分析、優(yōu)化工具（比較費資源） 

1.4.2 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，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。

1.4.3 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：

•  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***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））

•  tps：該設(shè)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***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(shè)備（drive expressed）讀取的數(shù)據(jù)量；
•  KB_wrtn/s：每秒向設(shè)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。

1.4.4 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(shè)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***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

1.5 基礎(chǔ)優(yōu)化

1.5.1 優(yōu)化思路

定位問題點:

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、性能和安全的折中、防患未然

1.5.2 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(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(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***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(shè)備
•  配置合理的RAID級別(raid5、raid10、熱備盤)
•  對與操作系統(tǒng)來講，不需要太特殊的選擇，***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(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、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。

1.5.3 服務(wù)器硬件優(yōu)化

•  1、物理狀態(tài)燈：
•  2、自帶管理設(shè)備：遠程控制卡（FENCE設(shè)備：ipmi ilo idarc），開關(guān)機、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

1.5.4 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（***） 

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 

#echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler #臨時修改為deadline  
***修改如下：  
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 

1.5.5 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)***文件句柄，控制的是能打開文件***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 

1.5.6 應(yīng)用優(yōu)化

業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用獨立,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***境界就是不用數(shù)據(jù)庫。

1.6 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

1.6.1 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） 

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 #隨機讀取緩存   
key_buffer_size #索引緩存   
thread_cache_size #線程緩存(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 #***連接數(shù)，看交易筆數(shù)設(shè)置   
max_connect_errors #***錯誤連接數(shù)，能大則大   
connect_timeout #連接超時   
max_user_connections #***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。

1.6.2 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***，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)存的機器，推薦值是20M。32G內(nèi)存以上100M 

為什么某些人會一直比你優(yōu)秀，是因為他本身就很優(yōu)秀還一直在持續(xù)努力變得更優(yōu)秀，而你是不是還在滿足于現(xiàn)狀內(nèi)心在竊喜! 關(guān)注我，私信回復(fù)我“666"或者“Java架構(gòu)"獲取免費的Java架構(gòu)學習資料（里面有高可用、高并發(fā)、高性能及分布式、Jvm性能調(diào)優(yōu)、Spring源碼，MyBatis，Netty,Redis,Kafka,Mysql,Zookeeper,Tomcat,Docker,Dubbo,Nginx等多個知識點的架構(gòu)資料）合理利用自己每一分每一秒的時間來學習提升自己，不要再用"沒有時間“來掩飾自己思想上的懶惰！趁年輕，使勁拼，給未來的自己一個交代！