MySQL優(yōu)化腦圖

現(xiàn)在MySQL運(yùn)行的大部分環(huán)境都是在Linux上的，如何在Linux操作系統(tǒng)上根據(jù)MySQL進(jìn)行優(yōu)化，我們這里給出一些通用簡(jiǎn)單的策略。這些方法都有助于改進(jìn)MySQL的性能。

閑話少說，進(jìn)入正題。

一、CPU

首先從CPU說起。

你仔細(xì)檢查的話，有些服務(wù)器上會(huì)有的一個(gè)有趣的現(xiàn)象：

你cat /proc/cpuinfo時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)CPU的頻率竟然跟它標(biāo)稱的頻率不一樣：

這個(gè)是Intel E5-2620的CPU，他是2.00G * 24的CPU，但是，我們發(fā)現(xiàn)第5顆CPU的頻率為1.2G。

這是什么原因呢?

這些其實(shí)都源于CPU最新的技術(shù)：節(jié)能模式。

操作系統(tǒng)和CPU硬件配合，系統(tǒng)不繁忙的時(shí)候，為了節(jié)約電能和降低溫度，它會(huì)將CPU降頻。

這對(duì)環(huán)保人士和抵制地球變暖來說是一個(gè)福音，但是對(duì)MySQL來說，可能是一個(gè)災(zāi)難。

為了保證MySQL能夠充分利用CPU的資源，建議設(shè)置CPU為最大性能模式。

這個(gè)設(shè)置可以在BIOS和操作系統(tǒng)中設(shè)置，當(dāng)然，在BIOS中設(shè)置該選項(xiàng)更好，更徹底。

由于各種BIOS類型的區(qū)別，設(shè)置為CPU為最大性能模式千差萬別，我們這里就不具體展示怎么設(shè)置了。

二、內(nèi)存

然后我們看看內(nèi)存方面，我們有哪些可以優(yōu)化的。

1. numa

非一致存儲(chǔ)訪問結(jié)構(gòu) (NUMA ： Non-Uniform Memory Access) 也是最新的內(nèi)存管理技術(shù)。它和對(duì)稱多處理器結(jié)構(gòu) (SMP ： Symmetric Multi-Processor) 是對(duì)應(yīng)的。簡(jiǎn)單的隊(duì)別如下：

如圖所示，詳細(xì)的NUMA信息我們這里不介紹了。

但是我們可以直觀的看到：SMP訪問內(nèi)存的都是代價(jià)都是一樣的;但是在NUMA架構(gòu)下，本地內(nèi)存的訪問和非 本地內(nèi)存的訪問代價(jià)是不一樣的。

對(duì)應(yīng)的根據(jù)這個(gè)特性，操作系統(tǒng)上，我們可以設(shè)置進(jìn)程的內(nèi)存分配方式。目前支持的方式包括：

簡(jiǎn)而言之，就是說，你可以指定內(nèi)存在本地分配，在某幾個(gè)CPU節(jié)點(diǎn)分配或者輪詢分配。

除非是設(shè)置為--interleave=nodes輪詢分配方式，即內(nèi)存可以在任意NUMA節(jié)點(diǎn)上分配這種方式以外，其他的方式就算其他NUMA節(jié)點(diǎn)上還有內(nèi)存剩余，Linux也不會(huì)把剩余的內(nèi)存分配給這個(gè)進(jìn)程，而是采用SWAP的方式來獲得內(nèi)存。

有經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)管理員或者DBA都知道SWAP導(dǎo)致的數(shù)據(jù)庫性能下降有多么坑爹。

所以最簡(jiǎn)單的方法，還是關(guān)閉掉這個(gè)特性。

關(guān)閉特性的方法，分別有：可以從BIOS，操作系統(tǒng)，啟動(dòng)進(jìn)程時(shí)臨時(shí)關(guān)閉這個(gè)特性。

a) 由于各種BIOS類型的區(qū)別，如何關(guān)閉NUMA千差萬別，我們這里就不具體展示怎么設(shè)置了。

b) 在操作系統(tǒng)中關(guān)閉，可以直接在/etc/grub.conf的kernel行最后添加numa=off，如下所示：

另外可以設(shè)置 vm.zone_reclaim_mode=0盡量回收內(nèi)存。

c) 啟動(dòng)MySQL的時(shí)候，關(guān)閉NUMA特性：

當(dāng)然，最好的方式是在BIOS中關(guān)閉。

2.vm.swappiness

vm.swappiness是操作系統(tǒng)控制物理內(nèi)存交換出去的策略。它允許的值是一個(gè)百分比的值，最小為0，最大運(yùn)行100，該值默認(rèn)為60。

vm.swappiness設(shè)置為0表示盡量少swap，100表示盡量將inactive的內(nèi)存頁交換出去。

具體的說：當(dāng)內(nèi)存基本用滿的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這個(gè)參數(shù)來判斷是把內(nèi)存中很少用到的inactive 內(nèi)存交換出去，還是釋放數(shù)據(jù)的cache。

cache中緩存著從磁盤讀出來的數(shù)據(jù)，根據(jù)程序的局部性原理，這些數(shù)據(jù)有可能在接下來又要被讀取;inactive 內(nèi)存顧名思義，就是那些被應(yīng)用程序映射著，但是“長(zhǎng)時(shí)間”不用的內(nèi)存。

我們可以利用vmstat看到inactive的內(nèi)存的數(shù)量：

通過/proc/meminfo 你可以看到更詳細(xì)的信息：

這里我們對(duì)不活躍inactive內(nèi)存進(jìn)一步深入討論。

Linux中，內(nèi)存可能處于三種狀態(tài)：free，active和inactive。

眾所周知，Linux Kernel在內(nèi)部維護(hù)了很多LRU列表用來管理內(nèi)存，比如LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON, LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE, LRU_UNEVICTABLE。其中LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON用來管理匿名頁，LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE用來管理page caches頁緩存。

系統(tǒng)內(nèi)核會(huì)根據(jù)內(nèi)存頁的訪問情況，不定時(shí)的將活躍active內(nèi)存被移到inactive列表中，這些inactive的內(nèi)存可以被 交換到swap中去。

一般來說，MySQL，特別是InnoDB管理內(nèi)存緩存，它占用的內(nèi)存比較多，不經(jīng)常訪問的內(nèi)存也會(huì)不少，這些內(nèi)存如果被Linux錯(cuò)誤的交換出去了，將 浪費(fèi)很多CPU和IO資源。 InnoDB自己管理緩存，cache的文件數(shù)據(jù)來說占用了內(nèi)存，對(duì)InnoDB幾乎沒有任何好處。

所以，我們?cè)贛ySQL的服務(wù)器上最好設(shè)置vm.swappiness=0。

我們可以通過在sysctl.conf中添加一行：

并使用sysctl -p來使得該參數(shù)生效。

三、文件系統(tǒng)

最后，我們看一下文件系統(tǒng)的優(yōu)化

1.mount

我們建議在文件系統(tǒng)的mount參數(shù)上加上noatime，nobarrier兩個(gè)選項(xiàng)。

用noatime mount的話，文件系統(tǒng)在程序訪問對(duì)應(yīng)的文件或者文件夾時(shí)，不會(huì)更新對(duì)應(yīng)的access time。

一般來說，Linux會(huì)給文件記錄了三個(gè)時(shí)間，change time, modify time和access time。

我們可以通過stat來查看文件的三個(gè)時(shí)間：

其中access time指文件最后一次被讀取的時(shí)間，modify time指的是文件的文本內(nèi)容最后發(fā)生變化的時(shí)間，change time指的是文件的inode最后發(fā)生變化(比如位置、用戶屬性、組屬性等)的時(shí)間。

一般來說，文件都是讀多寫少，而且我們也很少關(guān)心某一個(gè)文件最近什么時(shí)間被訪問了。

所以，我們建議采用noatime選項(xiàng)，這樣文件系統(tǒng)不記錄access time，避免浪費(fèi)資源。

現(xiàn)在的很多文件系統(tǒng)會(huì)在數(shù)據(jù)提交時(shí)強(qiáng)制底層設(shè)備刷新cache，避免數(shù)據(jù)丟失，稱之為write barriers。

但是，其實(shí)我們數(shù)據(jù)庫服務(wù)器底層存儲(chǔ)設(shè)備要么采用RAID卡，RAID卡本身的電池可以掉電保護(hù);要么采用Flash卡，它也有自我保護(hù)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。所以我們可以安全的使用nobarrier掛載文件系統(tǒng)。

設(shè)置方法如下：

對(duì)于ext3, ext4和 reiserfs文件系統(tǒng)可以在mount時(shí)指定barrier=0;對(duì)于xfs可以指定nobarrier選項(xiàng)。

2.deadline

文件系統(tǒng)上還有一個(gè)提高IO的優(yōu)化萬能鑰匙，那就是deadline。

在 Flash技術(shù)之前，我們都是使用機(jī)械磁盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，機(jī)械磁盤的尋道時(shí)間是影響它速度的最重要因素，直接導(dǎo)致它的每秒可做的IO(IOPS)非常有限， 為了盡量排序和合并多個(gè)請(qǐng)求，以達(dá)到一次尋道能夠滿足多次IO請(qǐng)求的目的，Linux文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多種IO調(diào)度策略，已適用各種場(chǎng)景和存儲(chǔ)設(shè)備。

Linux的IO調(diào)度策略包括：Deadline scheduler，Anticipatory scheduler，Completely Fair Queuing(CFQ)，NOOP。

每種調(diào)度策略的詳細(xì)調(diào)度方式我們這里不詳細(xì)描述，這里我們主要介紹CFQ和Deadline，CFQ是Linux內(nèi) 核2.6.18之后的默認(rèn)調(diào)度策略，它聲稱對(duì)每一個(gè) IO 請(qǐng)求都是公平的，這種調(diào)度策略對(duì)大部分應(yīng)用都是適用的。

但是如果數(shù)據(jù)庫有兩個(gè)請(qǐng)求，一個(gè)請(qǐng)求3次IO，一個(gè)請(qǐng)求10000次IO，由于絕對(duì)公平，3次IO的這個(gè)請(qǐng)求都需要跟其他10000個(gè)IO請(qǐng)求競(jìng)爭(zhēng)，可能要等待上千個(gè)IO完成才能返回，導(dǎo)致它的響應(yīng)時(shí)間非常慢。并且如果在處理的過程中，又有很多IO請(qǐng) 求陸續(xù)發(fā)送過來，部分IO請(qǐng)求甚至可能一直無法得到調(diào)度被“餓死”。而deadline兼顧到一個(gè)請(qǐng)求不會(huì)在隊(duì)列中等待太久導(dǎo)致餓死，對(duì)數(shù)據(jù)庫這種應(yīng)用來 說更加適用。

實(shí)時(shí)設(shè)置，我們可以通過

來將sda的調(diào)度策略設(shè)置為deadline。

我們也可以直接在/etc/grub.conf的kernel行最后添加elevator=deadline來永久生效。

總結(jié)

CPU方面：

關(guān)閉電源保護(hù)模式

內(nèi)存：

vm.swappiness = 0

關(guān)閉numa

文件系統(tǒng)：

用noatime，nobarrier掛載系統(tǒng)

IO調(diào)度策略修改為deadline。