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11-MySQL优化及其他

11-MySQL优化及其他

7 性能优化

数据库服务衡量指标:

  • Qps:query per second
  • Tps:transaction per second

7.1 压力测试工具

7.1.1 常见 MySQL 压力测试工具

7.1.2 mysqlslap

mysqlslap:来自于mariadb包,测试的过程默认生成一个mysqlslap的schema,生成测试表t1,查询和插入测试数据,mysqlslap库自动生成,如果已经存在则先删除。用--only-print来打印实际的测试过程,整个测试完成后不会在数据库中留下痕迹

使用格式:

mysqlslap [options]

常用参数 [options] 说明:

--auto-generate-sql, -a #自动生成测试表和数据,表示用mysqlslap工具自己生成的SQL脚本来测试并发压力
--auto-generate-sql-load-type=type #测试语句的类型。代表要测试的环境是读操作还是写操作还是两者混合的。取值包括:read,key,write,update和mixed(默认)
--auto-generate-sql-add-auto-increment #代表对生成的表自动添加auto_increment列,从5.1.18版本开始支持
--number-char-cols=N, -x N #自动生成的测试表中包含多少个字符类型的列,默认1
--number-int-cols=N, -y N #自动生成的测试表中包含多少个数字类型的列,默认1
--number-of-queries=N #总的测试查询次数(并发客户数×每客户查询次数)
--query=name,-q #使用自定义脚本执行测试,例如可以调用自定义的存储过程或者sql语句来执行测试
--create-schema #代表自定义的测试库名称,测试的schema
--commint=N #多少条DML后提交一次
--compress, -C #如服务器和客户端都支持压缩,则压缩信息
--concurrency=N, -c N #表示并发量,即模拟多少个客户端同时执行select。可指定多个值,以逗号或者--delimiter参数指定值做为分隔符,如:--concurrency=100,200,500
--engine=engine_name, -e engine_name #代表要测试的引擎,可以有多个,用分隔符隔开。例如:--engines=myisam,innodb
--iterations=N, -i N #测试执行的迭代次数,代表要在不同并发环境下,各自运行测试多少次
--only-print #只打印测试语句而不实际执行。
--detach=N #执行N条语句后断开重连
--debug-info, -T #打印内存和CPU的相关信息

mysqlslap示例

#单线程测试
mysqlslap -a -uroot -pmagedu
#多线程测试。使用--concurrency来模拟并发连接
mysqlslap -a -c 100 -uroot -pmagedu
#迭代测试。用于需要多次执行测试得到平均值
mysqlslap -a -i 10 -uroot -pmagedu
mysqlslap ---auto-generate-sql-add-autoincrement -a
mysqlslap -a --auto-generate-sql-load-type=read
mysqlslap -a --auto-generate-secondary-indexes=3
mysqlslap -a --auto-generate-sql-write-number=1000
mysqlslap --create-schema world -q "select count(*) from City"
mysqlslap -a -e innodb -uroot -pmagedu
mysqlslap -a --number-of-queries=10 -uroot -pmagedu
#测试同时不同的存储引擎的性能进行对比
mysqlslap -a --concurrency=50,100 --number-of-queries 1000 --iterations=5 --engine=myisam,innodb --debug-info -uroot -pmagedu
#执行一次测试,分别50和100个并发,执行1000次总查询
mysqlslap -a --concurrency=50,100 --number-of-queries 1000 --debug-info -uroot -pmagedu
#50和100个并发分别得到一次测试结果(Benchmark),并发数越多,执行完所有查询的时间越长。为了准确起见,可以多迭代测试几次
mysqlslap -a --concurrency=50,100 --number-of-queries 1000 --iterations=5 --debug-info -uroot -pmagedu

7.2 生产环境 my.cnf 配置案例

配置文件生成工具参考链接:https://imysql.com/my_cnf_generator

参考硬件:内存 32G

#打开独立表空间
innodb_file_per_table = 1
#MySQL 服务所允许的同时会话数的上限,经常出现Too Many Connections的错误提示,则需要增大此值
max_connections = 8000
#所有线程所打开表的数量
open_files_limit = 10240
#back_log 是操作系统在监听队列中所能保持的连接数
back_log = 300
#每个客户端连接最大的错误允许数量,当超过该次数,MYSQL服务器将禁止此主机的连接请求,直到MYSQL服务器重启或通过flush hosts命令清空此主机的相关信息
max_connect_errors = 1000
#每个连接传输数据大小.最大1G,须是1024的倍数,一般设为最大的BLOB的值
max_allowed_packet = 32M
#指定一个请求的最大连接时间
wait_timeout = 10
# 排序缓冲被用来处理类似ORDER BY以及GROUP BY队列所引起的排序
sort_buffer_size = 16M
#不带索引的全表扫描.使用的buffer的最小值
join_buffer_size = 16M
#查询缓冲大小
query_cache_size = 128M
#指定单个查询能够使用的缓冲区大小,缺省为1M
query_cache_limit = 4M
# 设定默认的事务隔离级别
transaction_isolation = REPEATABLE-READ
# 线程使用的堆大小. 此值限制内存中能处理的存储过程的递归深度和SQL语句复杂性,此容量的内存在每次连接时被预留.
thread_stack = 512K
# 二进制日志功能
log-bin=/data/mysqlbinlogs/
#二进制日志格式
binlog_format=row
#InnoDB使用一个缓冲池来保存索引和原始数据, 可设置这个变量到物理内存大小的80%
innodb_buffer_pool_size = 24G
#用来同步IO操作的IO线程的数量
innodb_file_io_threads = 4
#在InnoDb核心内的允许线程数量,建议的设置是CPU数量加上磁盘数量的两倍
innodb_thread_concurrency = 16
# 用来缓冲日志数据的缓冲区的大小
innodb_log_buffer_size = 16M
在日志组中每个日志文件的大小
innodb_log_file_size = 512M
# 在日志组中的文件总数
innodb_log_files_in_group = 3
# SQL语句在被回滚前,InnoDB事务等待InnoDB行锁的时间
innodb_lock_wait_timeout = 120
#慢查询时长
long_query_time = 2
#将没有使用索引的查询也记录下来
log-queries-not-using-indexes

7.3 MySQL配置最佳实践

高并发大数据的互联网业务,架构设计思路是"解放数据库CPU,将计算转移到服务层",并发量大的情况下,这些功能很可能将数据库拖死,业务逻辑放到服务层具备更好的扩展性,能够轻易实现"增机器就加性能"

参考资料:

以下规范适用场景:并发量大、数据量大的互联网业务

7.3.1 基础规范

(1)必须使用InnoDB存储引擎

解读:支持事务、行级锁、并发性能更好、CPU及内存缓存页优化使得资源利用率更高

(2)使用UTF8MB4字符集

解读:万国码,无需转码,无乱码风险,节省空间,支持表情包及生僻字

(3)数据表、数据字段必须加入中文注释

解读:N年后谁知道这个r1,r2,r3字段是干嘛的

(4)禁止使用存储过程、视图、触发器、Event

解读:高并发大数据的互联网业务,架构设计思路是"解放数据库CPU,将计算转移到服务层",并发量大的情况下,这些功能很可能将数据库拖死,业务逻辑放到服务层具备更好的扩展性,能够轻易实现"增机器就加性能"。数据库擅长存储与索引,CPU计算还是上移吧!

(5)禁止存储大文件或者大照片

解读:为何要让数据库做它不擅长的事情?大文件和照片存储在文件系统,数据库里存URI多好。

7.3.2 命名规范

(6)只允许使用内网域名,而不是ip连接数据库

(7)线上环境、开发环境、测试环境数据库内网域名遵循命名规范

业务名称:xxx

线上环境:xxx.db

开发环境:xxx.rdb

测试环境:xxx.tdb

从库在名称后加-s标识,备库在名称后加-ss标识

线上从库:xxx-s.db

线上备库:xxx-sss.db

(8)库名、表名、字段名:小写,下划线风格,不超过32个字符,必须见名知意,禁止拼音英文混用

(9)库名与应用名称尽量一致,表名:t_业务名称_表的作用,主键名:pk_xxx,非唯一索引名:idx_xxx,唯一键索引名:uk_xxx

7.3.3 表设计规范

(10)单实例表数目必须小于500

单表行数超过500万行或者单表容量超过2GB,才推荐进行分库分表。

说明:如果预计三年后的数据量根本达不到这个级别,请不要在创建表时就分库分表

(11)单表列数目必须小于30

(12)表必须有主键,例如自增主键

解读:

a)主键递增,数据行写入可以提高插入性能,可以避免page分裂,减少表碎片提升空间和内存的使用

b)主键要选择较短的数据类型, Innodb引擎普通索引都会保存主键的值,较短的数据类型可以有效的减少索引的磁盘空间,提高索引的缓存效率

c) 无主键的表删除,在row模式的主从架构,会导致备库夯住

(13)禁止使用外键,如果有外键完整性约束,需要应用程序控制

解读:外键会导致表与表之间耦合,update与delete操作都会涉及相关联的表,十分影响sql 的性能,甚至会造成死锁。高并发情况下容易造成数据库性能,大数据高并发业务场景数据库使用以性能优先

7.3.4 字段设计规范

(14)必须把字段定义为NOT NULL并且提供默认值

解读:

a)null的列使索引/索引统计/值比较都更加复杂,对MySQL来说更难优化

b)null 这种类型MySQL内部需要进行特殊处理,增加数据库处理记录的复杂性;同等条件下,表中有较多空字段的时候,数据库的处理性能会降低很多

c)null值需要更多的存储空,无论是表还是索引中每行中的null的列都需要额外的空间来标识

d)对null 的处理时候,只能采用is null或is not null,而不能采用=、in、<、<>、!=、not in这些操作符号。如:where name!='shenjian',如果存在name为null值的记录,查询结果就不会包含name为null值的记录

(15)禁止使用TEXT、BLOB类型

解读:会浪费更多的磁盘和内存空间,非必要的大量的大字段查询会淘汰掉热数据,导致内存命中率急剧降低,影响数据库性能

(16)禁止使用小数存储货币

解读:使用整数吧,小数容易导致钱对不上

(17)必须使用varchar(20)存储手机号

解读:

a)涉及到区号或者国家代号,可能出现+-()

b)手机号会去做数学运算么?

c)varchar可以支持模糊查询,例如:like"138%"

(18)禁止使用ENUM,可使用TINYINT代替

解读:

a)增加新的ENUM值要做DDL操作

b)ENUM的内部实际存储就是整数,你以为自己定义的是字符串?

7.3.5索引设计规范

(19)单表索引建议控制在5个以内

(20)单索引字段数不允许超过5个

解读:字段超过5个时,实际已经起不到有效过滤数据的作用了

(21)禁止在更新十分频繁、区分度不高的属性上建立索引

解读:

a)更新会变更B+树,更新频繁的字段建立索引会大大降低数据库性能

b)"性别"这种区分度不大的属性,建立索引是没有什么意义的,不能有效过滤数据,性能与全表扫描类似

(22)建立组合索引,必须把区分度高的字段放在前面

解读:能够更加有效的过滤数据

7.3.6 SQL使用规范

(23)禁止使用SELECT *,只获取必要的字段,需要显示说明列属性

解读:

a)读取不需要的列会增加CPU、IO、NET消耗

b)不能有效的利用覆盖索引

c)使用SELECT *容易在增加或者删除字段后出现程序BUG

(24)禁止使用INSERT INTO t_xxx VALUES(xxx),必须显示指定插入的列属性

解读:容易在增加或者删除字段后出现程序BUG

(25)禁止使用属性隐式转换

解读:SELECT uid FROM t_user WHERE phone=13812345678 会导致全表扫描,而不能命中phone索引,猜猜为什么?(这个线上问题不止出现过一次)

(26)禁止在WHERE条件的属性上使用函数或者表达式

解读:SELECT uid FROM t_user WHERE from_unixtime(day)>='2017-02-15' 会导致全表扫描

正确的写法是:SELECT uid FROM t_user WHERE day>= unix_timestamp('2017-02-15 00:00:00')

(27)禁止负向查询,以及%开头的模糊查询

解读:

a)负向查询条件:NOT、!=、<>、!<、!>、NOT IN、NOT LIKE等,会导致全表扫描

b)%开头的模糊查询,会导致全表扫描

(28)禁止大表使用JOIN查询,禁止大表使用子查询

解读:会产生临时表,消耗较多内存与CPU,极大影响数据库性能

(29)禁止使用OR条件,必须改为IN查询

解读:旧版本Mysql的OR查询是不能命中索引的,即使能命中索引,为何要让数据库耗费更多的CPU帮助实施查询优化呢?

(30)应用程序必须捕获SQL异常,并有相应处理


标题:11-MySQL优化及其他
作者:Carey
地址:HTTPS://zhangzhuo.ltd/articles/2021/03/07/1615118295807.html

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