MySQL 数据库规范--调优篇(终结篇)

前言

这篇是MySQL 数据库规范的最后一篇--调优篇，旨在提供我们发现系统性能变弱、MySQL系统参数调优，SQL脚本出现问题的精准定位与调优方法。

目录

1.MySQL 调优金字塔理论
2.MySQL 慢查询分析--mysqldumpslow、pt_query_digest工具的使用(SQL脚本层面)
3.选择合适的数据类型
4.去除无用的索引--pt_duplicate_key_checker工具的使用(索引层面)
5.反范式化设计(表结构)
6.垂直水平分表
7.MySQL 重要参数调优(系统配置)

1.MySQL 调优金字塔理论

如下图所示：

 

MySQL调优金字塔理论.png

数据库优化维度有四个:
硬件、系统配置、数据库表结构、SQL及索引
优化成本:
硬件>系统配置>数据库表结构>SQL及索引
优化效果:
硬件<系统配置<数据库表结构<SQL及索引

2.MySQL 慢查询分析

对于系统中慢查询的分析，有助于我们更高效的定位问题，分析问题。
mysqldumpslow、pt_query_digest是进行慢查询分析的利器。

前置条件

1.查看本机MySQL Server 慢查询是否打开

show variables like ‘slow%‘; 

慢查询打开的情况如下所示：

 

慢查询状态

若慢查询未打开则通过如下脚本设置慢查询：

set global slow_query_log = on;
即
set global [上图中选项] = [你要设置的参数值]
注意 slow_query_log_file 路径要加单引号，因为路径varchar  类型的。

2.1 mysqldumpslow分析慢查询

mysqldumpslow 是MySQL自带的分析数据库慢查询的原生利器，使用方法如下：

mysqldumpslow -t 3 /data/mysql/log/mysql_slow_query.log | more \G;
-t  3 显示前3条慢查询。

慢查询信息及分析

 

慢查询信息.png

但是 mysqldumpslow 显示的信息比较少，比如说此条sql执行次数在整体的执行次数中占用的百分比。类似于上述信息在 mysqldumpslow 的分析结果中是不存在的。

接下里我们介绍另一种工具 pt_query_digest

2.2 pt_query_digest分析慢查询

之所以使用 pt_query_digest 工具对慢查询日志进行分析，主要原因是上述工具分析的内容更佳丰富，更加方便我们分析慢查询。
前置条件
安装 pt_query_digest ,Google搜索应该一大把。

确保 pt_query_digest 安装成功 执行如下操作：

pt-query-digest /data/mysql/log/mysql_slow_query.log > slow_log.report

上述命令表示分析本机慢查询，并输出报表(文件)
接下来分析生成的报表：

tail slow_log.report

按如下图所示信息：

 

pt_query_digest报表分析.png

我们对以上红色框图标记的报表信息进行详细描述，事实上这也是我们需要掌握的重点：

1.pct :sql语句某执行属性占所有慢查询语句某执行属性的百分比
1.total：sql语句某执行属性的所有属性时间。
2.Count：sql语句执行的次数，对应的pct 表示此sql 语句执行次数占所有慢查询语句执行次数的％比。上图为25%，total:表示总共执行了1次。
3.Exec time:sql执行时间
4.Lock time:sql执行期间被锁定的时间
5.Rows sent:传输的有效数据，在select 查询语句中才有值
6.Rows examine:总共查询的数据，非目标数据。
7.Query_time distribution:查询时间分布
8.SQL 语句:上图中为 select * from payment limit 10\G;

举例说明：加入某执行次数(count) 占比较高的sql语句，执行时间很长，Rows sent 数值很小，Rows examine 数值很大则表明(I/O较大)。那就表明有可能 sql 查询语句走了全表扫描，或者全索引扫描。那么就要建立合适索引或者优化sql语句了。
如下很好的展示了我们在分析慢查询时需要着重分析的三点：

 

慢查询分析的三个基准点.png

3.选择合适的数据类型

可以参考MySQL开发规范--设计篇中的1.6 数据表设计与规划

如下图是常用字段类型的选择建议：

 

选择合适的数据类型

4.去除无用的索引--pt_duplicate_key_checker工具的使用(索引层面)

此工具可以分析选定的 database 中的所有表中建立的index 中可能重复的索引，并给出了删除建议。

5.反范式化设计(表结构)

关于范式的理解，请参考--MySQL 数据库规范--设计篇1.1 数据库表的设计范式(三范式&反范式)
先看一个不满足第三范式的数据表设计：

 

不满足第三范式的数据表设计.png

不满足第三范式产生的问题：
假如将表中属于饮料分类的数据全部删除了，那么饮料分类也就不存在了，饮料的分类描述也就没了，查询不到了。这明显是不合理的。

重点：满足第三范式要求非键属性之间没有任何依赖关系，上图中分类与分类描述存在直接依赖关系。所以不符合第三范式的要求，那么要让表符合第三范式需要怎样做呢？

拆分后满足第三范式的表：

 

满足第三范式的表.png

我们采用一张 分类--商品名称 中间表来充当分表之后的中间桥梁。

当然如果一直遵循范式化设计，什么设计都向第三范式靠拢，当查询需要连接很多表的时候，建立索引已经起不到什么作用了，因为字段都不在同一张表中，所以建立索引是无用功，那么就要考虑反范式化的设计了。

6.垂直、水平分表

原则上当表中数据记录的数量超过3000万条，再好的索引也已经不能提高数据查询的速度了，这时候就需要将表拆分成更多的小表，来进行查询。
分表的机制有两种:

垂直分表:也就是将一部分列割裂开将数据放置在新设置的表中，优先选择字段值长度较长，类型较重的字段进行垂直分离。
水平分表:将表中数据水平切分，可以按照范围、取模运算、hash运算进行数据切割，每张表的结构信息都是一样的。

7.MySQL 重要参数调优(系统配置)

7.1 操作系统配置优化

 

操作系统配置优化

 

打开操作系统文件限制.png

简要介绍一下：

1.tcp连接配置，超时时间配置
2.linux上文件打开数量限制
3.除此之外，最好在MySQL 服务器上关闭iptables,selinux 等防火墙软件。

7. 2 MySQL 配置文件优化

MySQL 可以通过启动时制定配置参数和使用配置文件两种方法进行配置，在大多数情况下配置文件位于/etc/my.cnf或是/etc/mysql/my.cnf MySQL查找配置文件顺序可以通过以下方法获得：

$ /usr/sbin/mysqld --verbose --help | grep -A 1 ‘Default options‘

注意:如果多个位置存在配置文件，后面的会覆盖前面的

7.2.1 innodb_buffer_pool_size

innodb_buffer_pool_size 是非常重要的一个参数，用户配置Innodb 的缓冲池大小。如果数据库中只有Innodb表，则推荐配置量为总内存的75%。
一般情况下运行如下命令，即可获得配置innodb_buffer_pool_size 参数的最佳值：

select engine round(sum(data_length+index_length)/1024/1024,1) as 
‘total MB‘ from information_schema.tables where table_schema not in ("information_schema","performance_schema") group by engine;
Innodb_buffer_pool_size > Total MB;

7.2.2 innodb_buffer_pool_instance

MySQL 系统中有一些资源是需要独占使用的，比如缓冲去就是这样一种资源,因此如果系统中只有一个缓冲池，那么会增加阻塞的几率。我们多分成多个，则可以增加并发性能。

7.2.3 innodb_log_buffer_size

innodb log缓冲的大小，设置大小只能能容得下1s中产生的事务日志就可以。

7.2.4 innodb_flush_log_at_trx_commit

关键参数，对innodb 的I/O影响很大。默认值为1，可以去0，1，2三个值，一般建议为2，但如果数据安全性要求较高则默认使用1。

• 0:每隔1s中才将事务提交的变更记录刷新到磁盘
• 1:每一次事务提交都把变更日志刷新到磁盘（最安全的方式）
• 2:每一次提交将日志刷新到缓冲区，隔1s之后会将日志刷新到磁盘。

7.2.5 innodb_read_io_threads && innodb_write_io_threads

这两个参数决定了Innodb读写的I/O进程数，默认为4。
决定这两个参数数值的因素也有两个：cpu核数、应用场景中读写事务比例。

7.2.6 innodb_file_per_table

关键参数，默认情况下配置为off。
控制innodb每一个表使用独立的表空间，默认情况下，所有的表都会建立在共享表空间当中。
使用共享表空间会带来什么问题：

 1.多个表对共享表空间的操作，是顺序进行的，这样的话操作效率在并发情况下回降低。
2.如果现在要删除一张表，会导致共享表空间先要将数据导出来，再重组。

7.2.7 innodb_stats_on_metadata

作用：决定了MySQL在什么情况下会刷新innodb表的统计信息。
保证数据库优化器能使用到最新的索引，但不能太频繁，一般设置为off。