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一份超詳細的MySQL高性能優化實戰總結！

作者：慘綠少年
數據庫 MySQL
MySQL 對于很多 Linux 從業者而言，是一個非常棘手的問題，多數情況都是因為對數據庫出現問題的情況和處理思路不清晰。

MySQL 對于很多 Linux 從業者而言，是一個非常棘手的問題，多數情況都是因為對數據庫出現問題的情況和處理思路不清晰。

在進行 MySQL 的優化之前必須要了解的就是 MySQL 的查詢過程，很多的查詢優化工作實際上就是遵循一些原則讓 MySQL 的優化器能夠按照預想的合理方式運行而已。

MySQL 查詢過程

優化的哲學

注：優化有風險，修改需謹慎。

  • 優化可能帶來的問題：
  • 優化不總是對一個單純的環境進行，還很可能是一個復雜的已投產的系統。
  • 優化手段本來就有很大的風險，只不過你沒能力意識到和預見到。
  • 任何的技術可以解決一個問題，但必然存在帶來一個問題的風險。
  • 對于優化來說解決問題而帶來的問題，控制在可接受的范圍內才是有成果。
  • 保持現狀或出現更差的情況都是失敗。

優化的需求：

  • 穩定性和業務可持續性，通常比性能更重要。
  • 優化不可避免涉及到變更，變更就有風險。
  • 優化使性能變好，維持和變差是等概率事件。
  • 切記優化，應該是各部門協同，共同參與的工作，任何單一部門都不能對數據庫進行優化。

所以優化工作，是由業務需求驅使的!

優化由誰參與?在進行數據庫優化時，應由數據庫管理員、業務部門代表、應用程序架構師、應用程序設計人員、應用程序開發人員、硬件及系統管理員、存儲管理員等，業務相關人員共同參與。

優化思路

優化什么

在數據庫優化上有兩個主要方面：

  • 安全：數據可持續性。
  • 性能：數據的高性能訪問。

優化的范圍有哪些

存儲、主機和操作系統方面：

  • 主機架構穩定性
  • I/O 規劃及配置
  • Swap 交換分區
  • OS 內核參數和網絡問題

應用程序方面：

  • 應用程序穩定性
  • SQL 語句性能
  • 串行訪問資源
  • 性能欠佳會話管理
  • 這個應用適不適合用 MySQL

數據庫優化方面：

  • 內存
  • 數據庫結構(物理&邏輯)
  • 實例配置

說明：不管是設計系統、定位問題還是優化，都可以按照這個順序執行。

優化維度

數據庫優化維度有如下四個：

  • 硬件
  • 系統配置
  • 數據庫表結構
  • SQL 及索引

優化選擇：

  • 優化成本：硬件>系統配置>數據庫表結構>SQL 及索引。
  • 優化效果：硬件<系統配置<數據庫表結構

優化工具有啥

數據庫層面

檢查問題常用的 12 個工具：

  • MySQL
  • mysqladmin：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：查看數據庫參數信息
  • SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS：查看數據庫的狀態信息
  • information_schema：獲取元數據的方法
  • SHOW ENGINE INNODB STATUS：Innodb 引擎的所有狀態
  • SHOW PROCESSLIST：查看當前所有連接的 session 狀態
  • explain：獲取查詢語句的執行計劃
  • 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 個工具：

  • Zabbix：監控主機、系統、數據庫(部署 Zabbix 監控平臺)
  • pt-query-digest：分析慢日志
  • MySQL slap：分析慢日志
  • sysbench：壓力測試工具
  • MySQL profiling：統計數據庫整體狀態工具
  • Performance Schema：MySQL 性能狀態統計的數據
  • workbench：管理、備份、監控、分析、優化工具(比較費資源)

關于 Zabbix 參考：http://www.cnblogs.com/clsn/p/7885990.html

數據庫層面問題解決思路

一般應急調優的思路：針對突然的業務辦理卡頓，無法進行正常的業務處理，需要馬上解決的場景。

  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 結果集>30; 
  4. 　　　 show index from table; 
  5. 通過執行計劃判斷，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 
  7. 　　kill SESSION_ID;   # 殺掉有問題的session 

常規調優思路：針對業務周期性的卡頓，例如在每天 10-11 點業務特別慢，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. 按照一定優先級，一個一個排查所有慢語句； 
  3. 分析top SQL，進行explain調試，查看語句執行時間； 
  4. 調整索引或語句本身。 

系統層面

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

內存：free、ps-aux。

IO 設備(磁盤、網絡)：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量。在等待 I/O。
  • Memory：swpd 顯示被交換到磁盤的數據塊的數量。未被使用的數據塊，用戶緩沖數據塊，用于操作系統的數據塊的數量。
  • Swap：操作系統每秒從磁盤上交換到內存和從內存交換到磁盤的數據塊的數量。s1 和 s0 ***是 0。
  • IO：每秒從設備中讀入 b1 的寫入到設備 b0 的數據塊的數量。反映了磁盤 I/O。
  • System：顯示了每秒發生中斷的數量(in)和上下文交換(cs)的數量。
  • CPU：顯示用于運行用戶代碼，系統代碼，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 (查看設備使用率(%util)和響應時間(await))。
  • TPS：該設備每秒的傳輸次數。“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。
  • "一次傳輸"請求的大小是未知的。
  • KB_read/s：每秒從設備(drive expressed)讀取的數據量。
  • KB_wrtn/s：每秒向設備(drive expressed)寫入的數據量。
  • KB_read：讀取的總數據量。
  • KB_wrtn：寫入的總數量數據量;這些單位都為 Kilobytes。

系統層面問題解決辦法

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。

CPU 負載高，IO 負載低：

  • 內存不夠
  • 磁盤性能差
  • SQL 問題：去數據庫層，進一步排查 SQL 問題
  • IO 出問題了(磁盤到臨界了、raid 設計不好、raid 降級、鎖、在單位時間內 TPS 過高)
  • TPS 過高：大量的小數據 IO、大量的全表掃描

IO 負載高，CPU 負載低：

  • 大量小的 IO 寫操作
  • autocommit，產生大量小 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。
  • 大量大的 IO 寫操作：SQL 問題的幾率比較大

IO和 CPU 負載都很高：

  • 硬件不夠了或 SQL 存在問題

基礎優化

優化思路

定位問題點吮吸：硬件>系統>應用>數據庫>架構(高可用、讀寫分離、分庫分表)。

處理方向：明確優化目標、性能和安全的折中、防患未然。

硬件優化

①主機方面

根據數據庫類型，主機 CPU 選擇、內存容量選擇、磁盤選擇：

  • 平衡內存和磁盤資源
  • 隨機的 I/O 和順序的 I/O
  • 主機 RAID 卡的 BBU(Battery Backup Unit)關閉

②CPU 的選擇

CPU 的兩個關鍵因素：核數、主頻。根據不同的業務類型進行選擇：

  • CPU 密集型：計算比較多，OLTP 主頻很高的 CPU、核數還要多。
  • IO 密集型：查詢比較，OLAP 核數要多，主頻不一定高的。

③內存的選擇

OLAP 類型數據庫，需要更多內存，和數據獲取量級有關。OLTP 類型數據一般內存是 CPU 核心數量的 2 倍到 4 倍，沒有***實踐。

④存儲方面

根據存儲數據種類的不同，選擇不同的存儲設備，配置合理的 RAID 級別(raid5、raid10、熱備盤)。

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

主機 raid 卡選擇：

  • 實現操作系統磁盤的冗余(raid1)
  • 平衡內存和磁盤資源
  • 隨機的 I/O 和順序的 I/O
  • 主機 raid 卡的 BBU(Battery Backup Unit)要關閉

⑤網絡設備方面

使用流量支持更高的網絡設備(交換機、路由器、網線、網卡、HBA 卡)。注意：以上這些規劃應該在初始設計系統時就應該考慮好。

服務器硬件優化

服務器硬件優化關鍵點：

  • 物理狀態燈
  • 自帶管理設備：遠程控制卡(FENCE設備：ipmi ilo idarc)、開關機、硬件監控。
  • 第三方的監控軟件、設備(snmp、agent)對物理設施進行監控。
  • 存儲設備：自帶的監控平臺。EMC2(HP 收購了)、 日立(HDS)、IBM 低端 OEM HDS、高端存儲是自己技術，華為存儲。

系統優化

CPU：基本不需要調整，在硬件選擇方面下功夫即可。

內存：基本不需要調整，在硬件選擇方面下功夫即可。

SWAP：MySQL 盡量避免使用 Swap。阿里云的服務器中默認 swap 為 0。

IO ：raid、no lvm、ext4 或 xfs、ssd、IO 調度策略。

Swap 調整(不使用 swap 分區)：

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

這個參數決定了 Linux 是傾向于使用 Swap，還是傾向于釋放文件系統 Cache。在內存緊張的情況下，數值越低越傾向于釋放文件系統 Cache。

當然，這個參數只能減少使用 Swap 的概率，并不能避免 Linux 使用 Swap。

修改 MySQL 的配置參數 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 Cache 來訪問磁盤，但是 redo log 依舊會使用文件系統 Cache。

值得注意的是，Redo log 是覆寫模式的，即使使用了文件系統的 Cache，也不會占用太多。

IO 調度策略：

  1. #echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler 臨時修改為deadline 

***修改：

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

系統參數調整

Linux 系統內核參數優化：

  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***文件句柄，控制的是能打開文件***數量   

用戶限制參數(MySQL 可以不設置以下配置)：

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

應用優化

業務應用和數據庫應用獨立。

防火墻：iptables、selinux 等其他無用服務(關閉)：

  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器不要啟動圖形界面 runlevel 3。

另外，思考將來我們的業務是否真的需要 MySQL，還是使用其他種類的數據庫。用數據庫的***境界就是不用數據庫。

數據庫優化

SQL 優化方向：

  • 執行計劃
  • 索引
  • SQL 改寫

架構優化方向：

  • 高可用架構
  • 高性能架構
  • 分庫分表

數據庫參數優化

①調整

實例整體(高級優化，擴展)：

  1. thread_concurrency：# 并發線程數量個數 
  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(基礎優化)

設置合理的連接客戶和連接方式：

  1. max_connections           # ***連接數，看交易筆數設置     
  2. max_connect_errors        # ***錯誤連接數，能大則大 
  3. connect_timeout           # 連接超時 
  4. max_user_connections      # ***用戶連接數 
  5. skip-name-resolve         # 跳過域名解析 
  6. wait_timeout              # 等待超時 
  7. back_log                  # 可以在堆棧中的連接數量 

③SQL 層(基礎優化)

query_cache_size： 查詢緩存 >>> OLAP 類型數據庫，需要重點加大此內存緩存，但是一般不會超過 GB。

對于經常被修改的數據，緩存會馬上失效。我們可以使用內存數據庫(redis、memecache)，替代它的功能。

存儲引擎層優化

innodb 基礎優化參數：

  1. default-storage-engine 
  2. innodb_buffer_pool_size       # 沒有固定大小，50%測試值，看看情況再微調。但是盡量設置不要超過物理內存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個成員以下,一般2-3個夠用（iblogfile0-N） 
  10. innodb_max_dirty_pages_pct   # 達到百分之75的時候刷寫 內存臟頁到磁盤。 
  11. log_bin 
  12. max_binlog_cache_size         # 可以不設置 
  13. max_binlog_size               # 可以不設置 
  14. innodb_additional_mem_pool_size    #小于2G內存的機器，推薦值是20M。32G內存以上100M 

參考文章：

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

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

 

責任編輯：武曉燕 來源： 博客園
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