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

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

MySQL 對(duì)于很多 Linux 從業(yè)者而言，是一個(gè)非常棘手的問題，多數(shù)情況都是因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問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)化可能帶來的問題：
  • 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)化手段本來就有很大的風(fēng)險(xiǎn)，只不過你沒能力意識(shí)到和預(yù)見到。
  • 任何的技術(shù)可以解決一個(gè)問題，但必然存在帶來一個(gè)問題的風(fēng)險(xiǎn)。
  • 對(duì)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。

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)化由誰參與?在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時(shí)，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(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。

優(yōu)化思路

優(yōu)化什么

在數(shù)據(jù)庫優(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。

優(yōu)化的范圍有哪些

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(huì)話管理
  • 這個(gè)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(shí)例配置

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

優(yōu)化維度

數(shù)據(jù)庫優(yōu)化維度有如下四個(gè)：

  • 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)

優(yōu)化工具有啥

數(shù)據(jù)庫層面

檢查問題常用的 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
  • 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(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

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(duì)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 
  3.             select id,name from stu  where id=2-1 函數(shù) 結(jié)果集>30; 
  4. 　　　 show index from table; 
  5. 通過執(zhí)行計(jì)劃判斷，索引問題（有沒有、合不合理）或者語句本身問題 
  6. show status  like '%lock%';    # 查詢鎖狀態(tài) 
  7. 　　kill SESSION_ID;   # 殺掉有問題的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，過了這段時(shí)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(jí)，一個(gè)一個(gè)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(shí)間； 
  4. 調(diào)整索引或語句本身。 

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 ***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))。
  • 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(qǐng)求”。多個(gè)邏輯請(qǐng)求可能會(huì)被合并為“一次 I/O 請(qǐng)求”。
  • iops ：硬件出廠的時(shí)候，廠家定義的一個(gè)每秒***的 IO 次數(shù)。
  • "一次傳輸"請(qǐng)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。

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(shí)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：

  • 內(nèi)存不夠
  • 磁盤性能差
  • SQL 問題：去數(shù)據(jù)庫層，進(jìn)一步排查 SQL 問題
  • IO 出問題了(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 過高)
  • 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：

  • 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***的 IO 次數(shù)。
  • 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

基礎(chǔ)優(yōu)化

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。

硬件優(yōu)化

①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：

  • 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)關(guān)閉

②CPU 的選擇

CPU 的兩個(gè)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：

  • CPU 密集型：計(jì)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。

③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(jí)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(shí)踐。

④存儲(chǔ)方面

根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)種類的不同，選擇不同的存儲(chǔ)設(shè)備，配置合理的 RAID 級(jí)別(raid5、raid10、熱備盤)。

對(duì)于操作系統(tǒng)來講，不需要太特殊的選擇，***做好冗余(raid1)(ssd、sas、sata)。

主機(jī) raid 卡選擇：

  • 實(shí)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

⑤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(jì)系統(tǒng)時(shí)就應(yīng)該考慮好。

服務(wù)器硬件優(yōu)化

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)。

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))：

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

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)直接繞過文件系統(tǒng) Cache 來訪問磁盤，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：

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

***修改：

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

系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整

Linux 系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化：

  1. vim/etc/sysctl.conf 
  2. net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535：# 用戶端口范圍 
  3. net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096  
  4. net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30  
  5. 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)：

  1. vim/etc/security/limits.conf  
  2. * soft nproc 65535 
  3. * hard nproc 65535 
  4. * soft nofile 65535 
  5. * hard nofile 65535 

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)：

  1. chkconfig --level 23456 acpid off 
  2.     chkconfig --level 23456 anacron off 
  3.     chkconfig --level 23456 autofs off 
  4.     chkconfig --level 23456 avahi-daemon off 
  5.     chkconfig --level 23456 bluetooth off 
  6.     chkconfig --level 23456 cups off 
  7.     chkconfig --level 23456 firstboot off 
  8.     chkconfig --level 23456 haldaemon off 
  9.     chkconfig --level 23456 hplip off 
  10.     chkconfig --level 23456 ip6tables off 
  11.     chkconfig --level 23456 iptables  off 
  12.     chkconfig --level 23456 isdn off 
  13.     chkconfig --level 23456 pcscd off 
  14.     chkconfig --level 23456 sendmail  off 
  15.     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。

數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

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)
  • 分庫分表

數(shù)據(jù)庫參數(shù)優(yōu)化

①調(diào)整

實(shí)例整體(高級(jí)優(yōu)化，擴(kuò)展)：

  1. thread_concurrency：# 并發(fā)線程數(shù)量個(gè)數(shù) 
  2. sort_buffer_size：# 排序緩存 
  3. read_buffer_size：# 順序讀取緩存 
  4. read_rnd_buffer_size：# 隨機(jī)讀取緩存 
  5. key_buffer_size：# 索引緩存 
  6. 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：

  1. max_connections           # ***連接數(shù)，看交易筆數(shù)設(shè)置     
  2. max_connect_errors        # ***錯(cuò)誤連接數(shù)，能大則大 
  3. connect_timeout           # 連接超時(shí) 
  4. max_user_connections      # ***用戶連接數(shù) 
  5. skip-name-resolve         # 跳過域名解析 
  6. wait_timeout              # 等待超時(shí) 
  7. back_log                  # 可以在堆棧中的連接數(shù)量 

③SQL 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(huì)超過 GB。

對(duì)于經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù)，緩存會(huì)馬上失效。我們可以使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(redis、memecache)，替代它的功能。

存儲(chǔ)引擎層優(yōu)化

innodb 基礎(chǔ)優(yōu)化參數(shù)：

  1. default-storage-engine 
  2. innodb_buffer_pool_size       # 沒有固定大小，50%測(cè)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% 
  3. innodb_file_per_table=(1,0) 
  4. innodb_flush_log_at_trx_commit=(0,1,2) # 1是最安全的，0是性能***，2折中 
  5. binlog_sync 
  6. Innodb_flush_method=(O_DIRECT, fdatasync) 
  7. innodb_log_buffer_size        # 100M以下 
  8. innodb_log_file_size          # 100M 以下 
  9. innodb_log_files_in_group     # 5個(gè)成員以下,一般2-3個(gè)夠用（iblogfile0-N） 
  10. innodb_max_dirty_pages_pct   # 達(dá)到百分之75的時(shí)候刷寫 內(nèi)存臟頁到磁盤。 
  11. log_bin 
  12. max_binlog_cache_size         # 可以不設(shè)置 
  13. max_binlog_size               # 可以不設(shè)置 
  14. 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 

參考文章：

https://www.cnblogs.com/zishengY/p/6892345.html

https://www.jianshu.com/p/d7665192aaaf

 

責(zé)任編輯：武曉燕 來源： 博客園
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