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MySQL高性能優(yōu)化實戰(zhàn)全解！

作者：慘綠少年Linux
數(shù)據庫 MySQL Linux
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)化器能夠按照預想的合理方式運行而已。

 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)化器能夠按照預想的合理方式運行而已。

今天我們特別邀請了資深的Linux運維老司機慘綠少年Linux來給大家體驗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，還很可能是一個復雜的已投產的系統(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(yōu)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(xiàn)狀或出現(xiàn)更差的情況都是失?。?/p>

1.2.2 優(yōu)化的需求

穩(wěn)定性和業(yè)務可持續(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)據庫進行優(yōu)化！

所以優(yōu)化工作,是由業(yè)務需要驅使的！?。?/p>

1.2.3 優(yōu)化由誰參與

在進行數(shù)據庫優(yōu)化時，應由數(shù)據庫管理員、業(yè)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(fā)人員、硬件及系統(tǒng)管理員、存儲管理員等，業(yè)務相關人員共同參與。 

1.3 優(yōu)化思路

1.3.1 優(yōu)化什么

在數(shù)據庫優(yōu)化上有兩個主要方面：即安全與性能。

安全 ---> 數(shù)據可持續(xù)性

性能 ---> 數(shù)據的高性能訪問

1.3.2 優(yōu)化的范圍有哪些

存儲、主機和操作系統(tǒng)方面:

  • 主機架構穩(wěn)定性
  •  I/O規(guī)劃及配置
  • Swap交換分區(qū)
  • OS內核參數(shù)和網絡問題

應用程序方面:

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

數(shù)據庫優(yōu)化方面:

  • 內存
  • 數(shù)據庫結構(物理&邏輯)
  • 實例配置

說明：不管是在，設計系統(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)據庫優(yōu)化維度有四個:

硬件、系統(tǒng)配置、數(shù)據庫表結構、SQL及索引

 優(yōu)化選擇

  • 優(yōu)化成本:硬件>系統(tǒng)配置>數(shù)據庫表結構>SQL及索引
  • 優(yōu)化效果:硬件<系統(tǒng)配置<數(shù)據庫表結構<SQL及索引

1.4 優(yōu)化工具有啥？

1.4.1 數(shù)據庫層面

檢查問題常用工具

 

mysql
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)據庫參數(shù)信息
SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS             查看數(shù)據庫的狀態(tài)信息
information_schema                         獲取元數(shù)據的方法
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
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

 

不常用但好用的工具

 

zabbix                  監(jiān)控主機、系統(tǒng)、數(shù)據庫（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)據庫整體狀態(tài)工具  
Performance Schema      mysql性能狀態(tài)統(tǒng)計的數(shù)據
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)據庫層面問題解決思路

一般應急調優(yōu)的思路：

針對突然的業(yè)務辦理卡頓，無法進行正常的業(yè)務處理！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)調優(yōu)思路：

針對業(yè)務周期性的卡頓，例如在每天10-11點業(yè)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(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調試，查看語句執(zhí)行時間。

4、調整索引或語句本身。

1.4.3 系統(tǒng)層面

cpu方面

 

  1. vmstat、sar top、htop、nmon、mpstat 

內存

 

  1. free 、ps -aux 、 

IO設備（磁盤、網絡）

 

  1. 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)據塊的數(shù)量。未被使用的數(shù)據塊，用戶緩沖數(shù)據塊，用于操作系統(tǒng)的數(shù)據塊的數(shù)量

Swap：操作系統(tǒng)每秒從磁盤上交換到內存和從內存交換到磁盤的數(shù)據塊的數(shù)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(shù)據塊的數(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 （查看設備使用率（%util）和響應時間（await））

tps：該設備每秒的傳輸次數(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：每秒從設備（drive expressed）讀取的數(shù)據量；

KB_wrtn/s：每秒向設備（drive expressed）寫入的數(shù)據量；

kB_read：讀取的總數(shù)據量；

kB_wrtn：寫入的總數(shù)量數(shù)據量；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

內存不夠

磁盤性能差

SQL問題  ------>去數(shù)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(shù)據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 基礎優(yōu)化

1.5.1 優(yōu)化思路

定位問題點吮吸

硬件 --> 系統(tǒng) --> 應用 --> 數(shù)據庫 --> 架構（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：

  •   根據數(shù)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

cpu的選擇：

  • cpu的兩個關鍵因素：核數(shù)、主頻
  • 根據不同的業(yè)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(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

內存的選擇：

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

存儲方面：

  • 根據存儲數(shù)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。

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(guī)劃應該在初始設計系統(tǒng)時就應該考慮好。

1.5.3 服務器硬件優(yōu)化

1、物理狀態(tài)燈：

2、自帶管理設備：遠程控制卡（FENCE設備：ipmi ilo idarc），開關機、硬件監(jiān)控。

3、第三方的監(jiān)控軟件、設備（snmp、agent）對物理設施進行監(jiān)控

4、存儲設備：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，華為存儲

1.5.4 系統(tǒng)優(yōu)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(qū))

 

  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(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 

更改到如下內容:

 

  1. kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet 

1.5.5 系統(tǒng)參數(shù)調整

Linux系統(tǒng)內核參數(shù)優(yōu)化

 

  1. vim /etc/sysctl.conf 
  2.  
  3.    net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535   # 用戶端口范圍 
  4.  
  5.    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096  
  6.  
  7.    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30  
  8.  
  9.    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可以不設置以下配置）

 

  1. vim    /etc/security/limits.conf  
  2.  
  3.    * soft nproc 65535 
  4.  
  5.    * hard nproc 65535 
  6.  
  7.    * soft nofile 65535 
  8.  
  9.    * hard nofile 65535 

1.5.6 應用優(yōu)化

業(yè)務應用和數(shù)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.  
  3.    chkconfig --level 23456 anacron off 
  4.  
  5.    chkconfig --level 23456 autofs off 
  6.  
  7.    chkconfig --level 23456 avahi-daemon off 
  8.  
  9.    chkconfig --level 23456 bluetooth off 
  10.  
  11.    chkconfig --level 23456 cups off 
  12.  
  13.    chkconfig --level 23456 firstboot off 
  14.  
  15.    chkconfig --level 23456 haldaemon off 
  16.  
  17.    chkconfig --level 23456 hplip off 
  18.  
  19.    chkconfig --level 23456 ip6tables off 
  20.  
  21.    chkconfig --level 23456 iptables  off 
  22.  
  23.    chkconfig --level 23456 isdn off 
  24.  
  25.    chkconfig --level 23456 pcscd off 
  26.  
  27.    chkconfig --level 23456 sendmail  off 
  28.  
  29.    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(yè)務是否真的需要MySQL，還是使用其他種類的數(shù)據庫。用數(shù)據庫的***境界就是不用數(shù)據庫。

1.6 數(shù)據庫優(yōu)化

SQL優(yōu)化方向：

執(zhí)行計劃、索引、SQL改寫

架構優(yōu)化方向：

高可用架構、高性能架構、分庫分表

1.6.1 數(shù)據庫參數(shù)優(yōu)化

調整：

實例整體（高級優(yōu)化，擴展）：

 

  1. thread_concurrency       # 并發(fā)線程數(shù)量個數(shù)  
  2.    sort_buffer_size         # 排序緩存  
  3.    read_buffer_size         # 順序讀取緩存  
  4.    read_rnd_buffer_size     # 隨機讀取緩存  
  5.    key_buffer_size          # 索引緩存  
  6.    thread_cache_size        # (1G—>8, 2G—>16, 3G—>32, >3G—>64) 

連接層（基礎優(yōu)化）

設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)設置      
  2.    max_connect_errors        # ***錯誤連接數(shù)，能大則大  
  3.    connect_timeout           # 連接超時  
  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  
  7.    back_log                  # 可以在堆棧中的連接數(shù)量 

SQL層（基礎優(yōu)化）

query_cache_size： 查詢緩存   

>>>  

OLAP類型數(shù)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(shù)據，緩存會立馬失效。

我們可以實用內存數(shù)據庫（redis、memecache），替代他的功能。

1.6.2 存儲引擎層（innodb基礎優(yōu)化參數(shù)）

 

  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 

1.7 參考文獻

[1]  https://www.cnblogs.com/zishengY/p/6892345.html

[2]  https://www.jianshu.com/p/d7665192aaaf

 

責任編輯：龐桂玉 來源： 馬哥Linux運維
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