Mysql性能优化教程(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上Mysql 性能优化教程目录目录1背景及目标2Mysql 执行优化2认识数据索引2为什么使用数据索引能提高效率2如何理解数据索引的结构2优化实战范例3认识影响结果集4影响结果集的获取4影响结果集的解读4常见案例及优化思路5理解执行状态7常见关注重点7执行状态分析8分析流程9常见案例解析11总结12Mysql 运维优化14存储引擎类型14内存使用考量14性能与安全性考量14存储/写入压力优化15运维监控体系15Mysql 架构优化17架构优化目标17防止单点隐患17方便系统扩容17安全可控,成本可控17分布式方案18分库&拆表方案18反范式设计(冗余结构设计)2
2、0主从架构21故障转移处理22缓存方案22缓存结合数据库的读取22缓存结合数据库的写入23总结24背景及目标l 厦门游家公司()用于员工培训和分享。l 针对用户群为已经使用过mysql环境,并有一定开发经验的工程师l 针对高并发,海量数据的互联网环境。l 本文语言为口语,非学术标准用语。l 以实战和解决具体问题为主要目标,非应试,非常规教育。友情提醒,在校生学习本教程可能对成绩提高有害无益。l 非技术挑战,非高端架构师培训,请高手自动忽略。l 本文档在2011年7月-12月持续更新,加强了影响结果集分析的内容并增补优化实战案例若干。Mysql 执行优化认识数据索引为什么使用数据索引能提高效率n
3、 关系型数据库的数据索引(Btree及常见索引结构)的存储是有序的。n 在有序的情况下,通过索引查询一个数据是无需遍历索引记录的n 关系型数据库数据索引的查询效率趋近于二分法查询效率,趋近于 log2(N)。n 极端情况下(更新请求少,更新实时要求低,查询请求频繁),建立单向有序序列可替代数据索引。n HASH索引的查询效率是寻址操作,趋近于1次查询,比有序索引查询效率更高,但是不支持比对查询,区间查询,排序等操作,仅支持key-value类型查询。不是本文重点。如何理解数据索引的结构n 数据索引通常默认采用btree索引,(内存表也使用了hash索引)。n 仅就有序前提而言,单向有序排序序列
4、是查找效率最高的(二分查找,或者说折半查找),使用树形索引的目的是为了达到快速的更新和增删操作。n 在极端情况下(比如数据查询需求量非常大,而数据更新需求极少,实时性要求不高,数据规模有限),直接使用单一排序序列,折半查找速度最快。n 在进行索引分析和SQL优化时,可以将数据索引字段想象为单一有序序列,并以此作为分析的基础。涉及到复合索引情况,复合索引按照索引顺序拼凑成一个字段,想象为单一有序序列,并以此作为分析的基础。n 一条数据查询只能使用一个索引,索引可以是多个字段合并的复合索引。但是一条数据查询不能使用多个索引。优化实战范例l 实战范例1: ip地址反查n 资源: Ip地址对应表,源数
5、据格式为 startip, endip, area 源数据条数为 10万条左右,呈很大的分散性n 目标:需要通过任意ip查询该ip所属地区性能要求达到每秒1000次以上的查询效率n 挑战:如使用 between startip and endip 这样的条件数据库操作,因为涉及两个字段的between and, 无法有效使用索引。如果每次查询请求需要遍历10万条记录,根本不行。n 方法:一次性排序(只在数据准备中进行,数据可存储在内存序列)折半查找(每次请求以折半查找方式进行)l 实战范例2:目标:查找与访问者同一地区的异性,按照最后登录时间逆序n 挑战:高访问量社区的高频查询,如何优化。查询
6、SQL: select * from user where area=$area and sex=$sex order by lastlogin desc limit 0,30;建立复合索引并不难, area+sex+lastlogin 三个字段的复合索引,如何理解?n 解读:首先,忘掉btree,将索引字段理解为一个排序序列。另外,牢记数据查询只能使用一个索引,每个字段建立独立索引的情况下,也只能有一条索引被使用!如果只使用area会怎样?搜索会把符合area的结果全部找出来,然后在这里面遍历,选择命中sex的并排序。 遍历所有 area=$area数据!如果使用了area+sex,略好,仍
7、然要遍历所有area=$area and sex=$sex数据,然后在这个基础上排序!Area+sex+lastlogin复合索引时(切记lastlogin在最后),该索引基于area+sex+lastlogin 三个字段合并的结果排序,该列表可以想象如下。广州女$时间1广州女$时间2广州女$时间3广州男.深圳女.数据库很容易命中到 area+sex的边界,并且基于下边界向上追溯30条记录,搞定!在索引中迅速命中所有结果,无需二次遍历!认识影响结果集影响结果集的获取n 通过Explain 分析SQL,查看 rows 列内容n 通过慢查询日志的Rows_examined: 后面的数字n 影响结果
8、集数字是查询优化的重要中间数字,工程师在开发和调试过程中,应随时关注这一数字。影响结果集的解读n 查询条件与索引的关系决定影响结果集。u 影响结果集不是输出结果数,不是查询返回的记录数,而是索引所扫描的结果数。u 范例 select * from user where area=厦门 and sex=女 l 假设 索引为 areal 假设User表中 area=厦门的有 条,而搜索返回结果为60233条。l 影响结果集是条,索引先命中条厦门用户,再遍历以sex=女进行筛选操作,得到60233条结果。l 如果该SQL 增加 limit 0,30的后缀。查询时,先命中 area=厦门,然后依顺序执
9、行 sex=女 筛选操作,直到满足可以返回30条为止,所涉及记录数未知。除非满足条件的结果不足30条,否则不会遍历条记录。l 但是如果SQL中涉及了排序操作,比如 order by lastlogin desc 再有limit 0,30时,排序需要遍历所有area=厦门 的记录,而不是满足即止。n 影响结果集越趋近于实际输出或操作的目标结果集,索引效率越高。n 影响结果集与查询开销的关系可以理解为线性相关。减少一半影响结果集,即可提升一倍查询效率!当一条搜索query可以符合多个索引时,选择影响结果集最少的索引。n SQL的优化,核心就是对结果集的优化,认识索引是增强对结果集的判断,基于索引的
10、认识,可以在编写SQL的时候,对该SQL可能的影响结果集有预判,并做出适当的优化和调整。n Limit 的影响,需要斟酌对待u 如果索引与查询条件和排序条件完全命中,影响结果集就是limit后面的数字($start + $end),比如 limit 200,30 影响结果集是230. 而不是30.u 如果索引只命中部分查询条件,甚至无命中条件,在无排序条件情况下,会在索引命中的结果集 中遍历到满足所有其他条件为止。比如 select * from user limit 10; 虽然没用到索引,但是因为不涉及二次筛选和排序,系统直接返回前10条结果,影响结果集依然只有10条,就不存在效率影响。u
11、 如果搜索所包含的排序条件没有被索引命中,则系统会遍历是所有索引所命中的结果,并且排序。例如 Select * from user order by timeline desc limit 10; 如果timeline不是索引,影响结果集是全表,就存在需要全表数据排序,这个效率影响就巨大。再比如 Select * from user where area=厦门 order by timeline desc limit 10; 如果area是索引,而area+timeline未建立索引,则影响结果集是所有命中 area=厦门的用户,然后在影响结果集内排序。 常见案例及优化思路n 毫秒级优化案例u
12、 某游戏用户进入后显示最新动态,SQL为 select * from userfeed where uid=$uid order by timeline desc limit 20; 主键为$uid 。 该SQL每天执行数百万次之多,高峰时数据库负载较高。 通过 show processlist 显示大量进程处于Sending data状态。没有慢查询记录。 仔细分析发现,因存在较多高频用户访问,命中 uid=$uid的影响结果集通常在几百到几千,在上千条影响结果集情况下,该SQL查询开销通常在0.01秒左右。 建立uid+timeline 复合索引,将排序引入到索引结构中,影响结果集就只有l
13、imit 后面的数字,该SQL查询开销锐减至0.001秒,数据库负载骤降。n Innodb锁表案例u 某游戏数据库使用了innodb,innodb是行级锁,理论上很少存在锁表情况。出现了一个SQL语句(delete from tabname where xid=),这个SQL非常用SQL,仅在特定情况下出现,每天出现频繁度不高(一天仅10次左右),数据表容量百万级,但是这个xid未建立索引,于是悲惨的事情发生了,当执行这条delete 的时候,真正删除的记录非常少,也许一到两条,也许一条都没有;但是!由于这个xid未建立索引,delete操作时遍历全表记录,全表被delete操作锁定,sele
14、ct操作全部被locked,由于百万条记录遍历时间较长,期间大量select被阻塞,数据库连接过多崩溃。这种非高发请求,操作目标很少的SQL,因未使用索引,连带导致整个数据库的查询阻塞,需要极大提高警觉。n 实时排名策略优化u 背景: 用户提交游戏积分,显示实时排名。u 原方案: l 提交积分是插入记录,略, l select count(*) from jifen where gameid=$gameid and fenshu>$fenshuu 问题与挑战l 即便索引是 gameid+fenshu 复合索引,涉及count操作,当分数较低时,影响结果集巨大,查询效率缓慢,高峰期会导致连
15、接过多。u 优化思路l 减少影响结果集,又要取得实时数据,单纯从SQL上考虑,不太有方法。l 将游戏积分预定义分成数个积分断点,然后分成积分区间,原始状态,每个区间设置一个统计数字项,初始为0。l 每次积分提交时,先确定该分数属于哪两个区间之间,这个操作非常简单,因为区间是预定义的,而且数量很少,只需遍历即可,找到最该分数符合的区间, 该区间的统计数字项(独立字段,可用内存处理,异步回写数据库或文件)+1。 记录该区间上边界数字为$duandian。l SQL: select count(*) from jifen where gameid=$gameid and fenshu>$fen
16、shu and fenshu<$duandian,如果处于第一区间,则无需$duandian,这样因为第一区间本身也是最好的成绩,影响结果集不会很多。 通过该SQL获得其在该区间的名次。l 获取前面区间的总数总和。(该数字是直接从上述提到的区间统计数字获取,不需要进行count操作)将区间内名次+前区间的统计数字和,获得总名次。l 该方法关键在于,积分区间需要合理定义,保证积分提交成绩能平均散落在不同区间。l 如涉及较多其他条件,如日排行,总排行,以及其他独立用户去重等,请按照影响结果集思路自行发挥。u Redis方案l Redis数据结构包括String,list,dict和Zset四
17、种,在本案例中是非常好的替代数据库的方案,本文档只做简介,不做额外扩展。l String 哈希索引,key-value结构,主键查询效率极高,不支持排序,比较查询。l List 队列结构,在数据异步写入处理中可以替代memcache。l Dict 数组结构,存储结构化,序列化内容,可以针对数组中的特定列进行操作。l Zset 有序数组结构,分两个子结构,第一是多层树形的存储结构,第二是每个树形节点的计数器,这样类似于前面的分段方式,可以理解为多层分段方式,所以查询效率更高,缺点是更新效率有所增加。n 论坛翻页优化u 背景,常见论坛帖子页 SQL: select * from post wher
18、e tagid=$tagid order by lastpost limit $start, $end 翻页 。索引为 tagid+lastpost 复合索引u 挑战, 超级热帖,几万回帖,用户频频翻到末页,limit 25770,30 一个操作下来,影响结果集巨大(25770+30),查询缓慢。u 解决方法:l 只涉及上下翻页情况n 每次查询的时候将该页查询结果中最大的 $lastpost和最小的分别记录为 $minlastpost 和 $maxlastpost ,上翻页查询为 select * from post where tagid=$tagid and lastpost<$mi
19、nlastpost order by lastpost desc limit 30; 下翻页为 select * from post where tagid=$tagid and lastpost>$maxlastpost order by lastpost limit 30; 使用这种方式,影响结果集只有30条,效率极大提升。l 涉及跳转到任意页n 互联网上常见的一个优化方案可以这样表述,select * from post where tagid=$tagid and lastpost>=(select lastpost from post where tagid=$tagid
20、 order by lastpost limit $start,1) order by lastpost limit 30; 或者 select * from post where pid in (select pid from post where tagid=$tagid order by lastpost limit $start,30); (第2条S语法在新的mysql版本已经不支持,新版本mysql in的子语句不再支持limit条件,但可以分解为两条SQL实现,原理不变,不做赘述)n 以上思路在于,子查询的影响结果集仍然是$start +30,但是数据获取的过程(Sending d
21、ata状态)发生在索引文件中,而不是数据表文件,这样所需要的系统开销就比前一种普通的查询低一个数量级,而主查询的影响结果集只有30条,几乎无开销。但是切记,这里仍然涉及了太多的影响结果集操作。u 延伸问题:l 来自于uchome典型查询 SELECT * FROM uchome_thread WHERE tagid='73820' ORDER BY displayorder DESC, lastpost DESC LIMIT $start,30; l 如果换用 如上方法,上翻页代码 SELECT * FROM uchome_thread WHERE tagid='738
22、20' and lastpost<$minlastpost ORDER BY displayorder DESC,lastpost DESC LIMIT 0,30; 下翻页代码SELECT * FROM uchome_thread WHERE tagid='73820' and lastpost>$maxlastpost ORDER BY displayorder DESC, lastpost ASC LIMIT 0,30;l 这里涉及一个order by 索引可用性问题,当order by中 复合索引的字段,一个是ASC,一个是DESC 时,其排序无法在索
23、引中完成。 所以只有上翻页可以正确使用索引,影响结果集为30。下翻页无法在排序中正确使用索引,会命中所有索引内容然后排序,效率低下。l 总结:n 基于影响结果集的理解去优化,不论从数据结构,代码,还是涉及产品策略上,都需要贯彻下去。n 涉及 limit $start,$num的搜索,如果$start巨大,则影响结果集巨大,搜索效率会非常难过低,尽量用其他方式改写为 limit 0,$num; 确系无法改写的情况下,先从索引结构中获得 limit $start,$num 或limit $start,1 ;再用in操作或基于索引序的 limit 0,$num 二次搜索。n 请注意,我这里永远不会讲
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- Mysql 性能 优化 教程 24
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