一份超详细的MySQL高性能优化实战总结!

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MySQL 对于很多 Linux 从业者而言,是一个非常棘手的问题,多数情况都是因为对数据库出现问题的情况和处理思路不清晰。

在进行 MySQL 的优化之前必须要了解的就是 MySQL 的查询过程,很多的查询优化工作实际上就是遵循一些原则让 MySQL 的优化器能够按照预想的合理方式运行而已。

一份超详细的MySQL高性能优化实战总结!

优化的哲学

注:优化有风险,修改需谨慎。

优化的需求

所以优化工作,是由业务需求驱使的!

优化由谁参与?在进行数据库优化时,应由数据库管理员、业务部门代表、应用程序架构师、应用程序设计人员、应用程序开发人员、硬件及系统管理员、存储管理员等,业务相关人员共同参与。

优化思路

优化什么

在数据库优化上有两个主要方面:

优化范围

存储、主机和操作系统方面:

应用程序方面:

数据库优化方面:

说明:不管是设计系统、定位问题还是优化,都可以按照这个顺序执行。

优化维度

一份超详细的MySQL高性能优化实战总结!

数据库优化维度有如下四个:

优化选择

优化工具

检查问题常用的 12 个工具:

不常用但好用的 7 个工具:

数据库层面问题

解决思路

一般应急调优的思路:针对突然的业务办理卡顿,无法进行正常的业务处理,需要马上解决的场景。

#查看正在执行的sql语句和进程
show processlist 
#通过执行计划判断,索引问题(有没有、合不合理)或者语句本身问题 
explain select id ,name from stu where name='clsn'; # ALL id name age sex 
 select id,name from stu where id=2-1 函数 结果集>30; 
  show index from table; 
 # 查询锁状态 
show status like '%lock%';
# 查询哪些表锁了
show OPEN TABLES where In_use > 0;
# 查看造成死锁的sql语句 innodb引擎的运行时信息
show engine innodb status;
# 杀掉有问题的session 
kill SESSION_ID; 

# 查看正在执行的事务
select * from information_schema.INNODB_TRX;
# 查看正在锁的事物
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS
# 查看等待锁的事务
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

MySQL锁定状态查看命令

Status含义
Checking table正在检查数据表(这是自动的)。
Closing tables正在将表中修改的数据刷新到磁盘中,同时正在关闭已经用完的表。这是一个很快的操作,如果不是这样的话,就应该确认磁盘空间是否已经满了或者磁盘是否正处于重负中。
Connect Out复制从服务器正在连接主服务器。
Copying to tmp table on disk由于临时结果集大于tmp_table_size,正在将临时表从内存存储转为磁盘存储以此节省内存。
Creating tmp table正在创建临时表以存放部分查询结果。
deleting from main table服务器正在执行多表删除中的第一部分,刚删除第一个表。
deleting from reference tables服务器正在执行多表删除中的第二部分,正在删除其他表的记录。
Flushing tables正在执行FLUSH TABLES,等待其他线程关闭数据表。
Killed发送了一个kill请求给某线程,那么这个线程将会检查kill标志位,同时会放弃下一个kill请求。MySQL会在每次的主循环中检查kill标志位,不过有些情况下该线程可能会过一小段才能死掉。如果该线程程被其他线程锁住了,那么kill请求会在锁释放时马上生效。
Locked被其他查询锁住了。
Sending data正在处理SELECT查询的记录,同时正在把结果发送给客户端。
Sorting for group正在为GROUP BY做排序。
Sorting for order正在为ORDER BY做排序。
Opening tables这个过程应该会很快,除非受到其他因素的干扰。例如,在执ALTER TABLE或LOCK TABLE语句行完以前,数据表无法被其他线程打开。正尝试打开一个表。
Removing duplicates正在执行一个SELECT DISTINCT方式的查询,但是MySQL无法在前一个阶段优化掉那些重复的记录。因此,MySQL需要再次去掉重复的记录,然后再把结果发送给客户端。
Reopen table获得了对一个表的锁,但是必须在表结构修改之后才能获得这个锁。已经释放锁,关闭数据表,正尝试重新打开数据表。
Repair by sorting修复指令正在排序以创建索引。
Repair with keycache修复指令正在利用索引缓存一个一个地创建新索引。它会比Repair by sorting慢些。
Searching rows for update正在讲符合条件的记录找出来以备更新。它必须在UPDATE要修改相关的记录之前就完成了。
Sleeping正在等待客户端发送新请求。
System lock正在等待取得一个外部的系统锁。如果当前没有运行多个mysqld服务器同时请求同一个表,那么可以通过增加--skip-external-locking参数来禁止外部系统锁。
Upgrading lockINSERT DELAYED正在尝试取得一个锁表以插入新记录。
Updating正在搜索匹配的记录,并且修改它们。
User Lock正在等待GET_LOCK()。
Waiting for tables该线程得到通知,数据表结构已经被修改了,需要重新打开数据表以取得新的结构。然后,为了能的重新打开数据表,必须等到所有其他线程关闭这个表。以下几种情况下会产生这个通知:FLUSH TABLES tbl_name, ALTER TABLE, RENAME TABLE, REPAIR TABLE, ANALYZE TABLE,或OPTIMIZE TABLE。
waiting for handler insertINSERT DELAYED已经处理完了所有待处理的插入操作,正在等待新的请求。

常规调优思路

针对业务周期性的卡顿,例如在每天 10-11 点业务特别慢,但是还能够使用,过了这段时间就好了。

查看slowlog,分析slowlog,分析出查询慢的语句; 
按照一定优先级,一个一个排查所有慢语句; 
分析top SQL,进行explain调试,查看语句执行时间; 
调整索引或语句本身。 

系统层面问题

解决思路

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

内存:free、ps-aux。

IO 设备(磁盘、网络):iostat、ss、netstat、iptraf、iftop、lsof。

vmstat 命令说明:

iostat 命令说明:

解决办法

你认为到底负载高好,还是低好呢?在实际的生产中,一般认为 CPU 只要不超过 90% 都没什么问题。当然不排除下面这些特殊情况。

CPU 负载高,IO 负载低:

IO 负载高,CPU 负载低:

IO和 CPU 负载都很高:

基础优化

优化思路:

定位问题点吮吸:硬件>系统>应用>数据库>架构(高可用、读写分离、分库分表)。

处理方向:明确优化目标、性能和安全的折中、防患未然。

硬件优化

①主机方面

根据数据库类型,主机 CPU 选择、内存容量选择、磁盘选择:

②CPU 的选择

CPU 的两个关键因素:核数、主频。根据不同的业务类型进行选择:

③内存的选择

OLAP 类型数据库,需要更多内存,和数据获取量级有关。OLTP 类型数据一般内存是 CPU 核心数量的 2 倍到 4 倍,没有最佳实践。

④存储方面

根据存储数据种类的不同,选择不同的存储设备,配置合理的 RAID 级别(raid5、raid10、热备盘)。

对于操作系统来讲,不需要太特殊的选择,最好做好冗余(raid1)(ssd、sas、sata)。

主机 raid 卡选择:

⑤网络设备方面

使用流量支持更高的网络设备(交换机、路由器、网线、网卡、HBA 卡)。注意:以上这些规划应该在初始设计系统时就应该考虑好。

服务器硬件优化关键点:

  • 物理状态灯
  • 自带管理设备:远程控制卡(FENCE设备:ipmi ilo idarc)、开关机、硬件监控。
  • 第三方的监控软件、设备(snmp、agent)对物理设施进行监控。
  • 存储设备:自带的监控平台。EMC2(HP 收购了)、 日立(HDS)、IBM 低端 OEM HDS、高端存储是自己技术,华为存储。

系统优化

CPU:基本不需要调整,在硬件选择方面下功夫即可。

内存:基本不需要调整,在硬件选择方面下功夫即可。

SWAP:MySQL 尽量避免使用 Swap。阿里云的服务器中默认 swap 为 0。

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

Swap 调整(不使用 swap 分区):

/proc/sys/vm/swappiness的内容改成0(临时),/etc/sysctl. conf上添加vm.swappiness=0(永久) 

这个参数决定了 Linux 是倾向于使用 Swap,还是倾向于释放文件系统 Cache。在内存紧张的情况下,数值越低越倾向于释放文件系统 Cache。

当然,这个参数只能减少使用 Swap 的概率,并不能避免 Linux 使用 Swap。

修改 MySQL 的配置参数 innodb_flush_ method,开启 O_DIRECT 模式。

这种情况下,InnoDB 的 buffer pool 会直接绕过文件系统 Cache 来访问磁盘,但是 redo log 依旧会使用文件系统 Cache。

值得注意的是,Redo log 是覆写模式的,即使使用了文件系统的 Cache,也不会占用太多。

IO 调度策略:

#echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler 临时修改为deadline 

永久修改:

vi /boot/grub/grub.conf 
更改到如下内容: 
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet 

系统参数调整

Linux 系统内核参数优化:

vim/etc/sysctl.conf 
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535:# 用户端口范围 
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096 
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 
fs.file-max=65535:# 系统最大文件句柄,控制的是能打开文件最大数量 

用户限制参数(MySQL 可以不设置以下配置):

vim/etc/security/limits.conf 
* soft nproc 65535 
* hard nproc 65535 
* soft nofile 65535 
* hard nofile 65535 

应用优化

业务应用和数据库应用独立。

防火墙:iptables、selinux 等其他无用服务(关闭):

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 

安装图形界面的服务器不要启动图形界面 runlevel 3。

另外,思考将来我们的业务是否真的需要 MySQL,还是使用其他种类的数据库。用数据库的最高境界就是不用数据库。

数据库优化

SQL 优化方向:执行计划,索引,SQL 改写

架构优化方向:高可用架构,高性能架构,分库分表

数据库参数优化

①调整实例整体(高级优化,扩展):

thread_concurrency:# 并发线程数量个数 
sort_buffer_size:# 排序缓存 
read_buffer_size:# 顺序读取缓存 
read_rnd_buffer_size:# 随机读取缓存 
key_buffer_size:# 索引缓存 
thread_cache_size:# (1G—>8, 2G—>16, 3G—>32, >3G—>64) 

**②连接层(基础优化)**设置合理的连接客户和连接方式:

max_connections # 最大连接数,看交易笔数设置 
max_connect_errors # 最大错误连接数,能大则大 
connect_timeout # 连接超时 
max_user_connections # 最大用户连接数 
skip-name-resolve # 跳过域名解析 
wait_timeout # 等待超时 
back_log # 可以在堆栈中的连接数量 

③SQL 层(基础优化)

query_cache_size: 查询缓存 >>> OLAP 类型数据库,需要重点加大此内存缓存,但是一般不会超过 GB。

对于经常被修改的数据,缓存会马上失效。我们可以使用内存数据库(redis、memecache),替代它的功能。

存储引擎层优化

innodb 基础优化参数:

default-storage-engine 
innodb_buffer_pool_size # 没有固定大小,50%测试值,看看情况再微调。但是尽量设置不要超过物理内存70% 
innodb_file_per_table=(1,0) 
innodb_flush_log_at_trx_commit=(0,1,2) # 1是最安全的,0是性能最高,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个成员以下,一般2-3个够用(iblogfile0-N) 
innodb_max_dirty_pages_pct # 达到百分之75的时候刷写 内存脏页到磁盘。 
log_bin 
max_binlog_cache_size # 可以不设置 
max_binlog_size # 可以不设置 
innodb_additional_mem_pool_size #小于2G内存的机器,推荐值是20M。32G内存以上100M