MySQL优化聊两句

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MySQL优化聊两句

MySQL不多介绍，今天聊两句该如何优化以及从哪些方面入手，很多运维从业者一说起优化就不知所措，当运营过程中某个参数值到达一定阀值之后，就会出现各种问题，很多运维工程师这时不知所措，第一可能也从来没有处理过类似情况，另一方面业务又紧张，系统不正常，首要任务是解决问题，那没办法只能重启了，我们先不说重启是否可行，比如有些应用可以重启并且解决了问题，但如没有解决问题，或者爆发出新的问题怎么办，比如血崩情况。所以我们应该从问题本身出发，第一查看日志，然后再具体问题具体分析等。

上面说了故障处理的一方面解决办法，同样适合于优化处理之道，根据本人学习和经验，这里说一下我的优化思路：首先要有这点认同感，任何系统应用都一定能达到瓶颈的时候，那我们为什么不事先去想想瓶颈在哪里，而不是当问题出现了，才去临时抱佛脚。尤其对于运维来说，任何事情都要具有可把控性，预先想好大部分情况的预案和解决措施。

为什么要优化：

系统在现有的环境中达到处理能力的最大限制，可能多一个请求或者连接都能对业务造成影响

如何优化：

问题关键在于：硬件资源（CPU、内存、磁盘、网络）等已经负荷啦。这样我们不很明了了，找出是哪个部分使硬件资源超负荷了，然后采取相应的措辞去调整，优化是个过程，直至系统已经优化足够好了，还是没有解决问题，只有横向扩展加硬件资源啦。

根据上面所说的，我总结一下，mysql(其他的也一样)优化应该从以下几点出发，从体系架构层面一层一层的往上讲解：

1、底层硬件层：最基础的也是最重要的，下面几层的优化最终是解决这层瓶颈；

2、操作系统层：搭载怎样的操作系统、文件系统、网络参数等选型和调优；

3、集群架构层：业务发展架构也要随之发展；

4、数据应用层：mysql安装、配置文件参数设置等；

5、SQL调优层：SQL语句优化，好的sql语句成功案例能提高70%的性能；

6、行为模式层：安全、流程、制度等优化；

下面一一说道，由于本人水平有限，有错误之处，请批评指正

一：底层硬件层

1、硬件资源列表

硬件资源	采购或购买云服务器配置参考
CPU	64位，2-16颗粒，L2越大越好
内存	96/128G跑3/4个实例；32/64G跑1-2个实例为佳
硬盘	机械硬盘(SAS)，数量越多越好，转速越高越好 单盘能力对比：SAS(300IOPS)>SSD(35000IOPS) 性能：SSD>SAS>SATA
磁盘阵列	性能：RAID0>RAID10(推荐)>RAID5(少用)>RAID1 注意：主库选择raid10，从库可选raid0/raid5/raid10，从库配置等于或大于主库
网卡	至少千兆网卡及千兆万兆交换机  多块网卡bond设置
注意：数据库属于IO密集型服务，硬件尽量避免使用虚拟化。        Slave硬件资源要等于或大于Master的

2、硬件配置列表(云服务跳过这一步)

设置选项	具体操作
BIOS系统	CPU优化设置（以DELL系列服务器为例）： 1.打开Perfirmance Per Watt Optimeized（DAPC）模式，提高CPU运算能力 2.打开CIE和C States等选项，减少cpu调度算法时间，提升效率 内存优化设置 1. Memory Frequency（内存频率）选择Maximum Performance（最佳性能） 2.内存设置菜单中，启动Node Interleaving，避免NUMA问题
磁盘阵列卡	1.阵列卡要具有CACHE及BBU模块 2.设置写策略为write back(感兴趣可以了解Cache两种写策略：write-through与write-back )，并且关闭阵列预读策略

二：操作系统层

1、文件系统相关

优化层级	具体操作
操作系统	无疑选择x86_64架构，（RedHat>CentOS）基于6.8稳定版
数据规划	基于物理块层面分别存放操作系统文件、mysql应用和数据文件
交换分区	不要使用swap空间，酌情使用共享内存/dev/shm
软件磁盘阵列	不要使用
LVM逻辑卷	不要使用
注意：下面几点设置目的是为了提升I/O性能
I/O调度算法	使用deadline调度参数，建议 read_expire = 1/2 write_expire echo 500 > /sys/block/sdc/queue/iosched/read_expire echo 1000 > /sys/block/sdc/queue/iosched/write_expire
xfs文件系统	业务量不是很大可采用ext4，业务量很大推荐使用xfs：并且调整XFS文件系统日志和缓冲变量
数据目录挂载	挂载设置以下参数： async:往硬盘写数据时先写入内存缓冲区,待硬盘空闲时再同步下来，大大提升效率，缺点就是如果服务器宕机或不正常，会损失缓冲区中未写入磁盘的数据，解决办法：利用主板电池或UPS不间断电源供电； noatime:access文件时不更新inode的时间戳，高并发环境下，可以提高系统I/O性能，对select操作尤为重要； nodiratime:不更新系统上的directory inode时间戳，可以提高系统I/O性能 nobarrier:不建议使用raid卡电池

2、网络参数相关

内核参数	具体操作
swappiness	1.cat /proc/sys/vm/swappiness 默认为60 2.echo “vm.swappiness=10” >> /etc/sysctl.conf(一般设置0-10) 3.sysctl -p
ratio	vm.dirty_background_ratio设置为5-10 vm.dirty_ratio设置为它的两倍左右， 目的：确保能持续将脏数据刷新到磁盘，避免瞬间I/O写，产生严重等待 ，方法如上
TCP相关参数	注意：熟悉TCP11种状态转换原理机制 1、减少TIME_WAIT(基本所有应用都要配置) net.ipv4.tcp_tw_recyle=1 net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 2、减少FIN-WAIT-2状态时间 net.ipv4.tcp_fin_timeout=10 3、减少TCP KeepAlived连接侦测的时间 net.ipv4.tcp_keepalived_time=600 4、提高系统最大SYN半连接数（默认1024）排队长度 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384 5、减少系统SYN连接重试次数(默认5) net.ipv4.tcp_synack_retries = 1 6、抛弃在内核里建立的连接之前发送SYN包的数量 net.ipv4.tcp_sync_retries = 1 7、允许系统打开的端口范围 net.ipv4.ip_local_prot_range = 4500 65535
网络相关参数	注意：熟悉网络相关知识 1、调整socket套接字缓冲区 net.core.rmem_max=16777216 #最大socket读buffer net.core.wmem_max=16777216 #最大socket写buffer net.core.wmem_default = 8388608 net.core.rmem_default = 8388608 2、调整TCP接收/发送缓冲区 net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216 net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216 net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000 3、调整网络设备接收队列 net.core.netdev_max_backlog=3000
其他优化	net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 360000

三：集群架构层

架构设计	注意事项
实例	根据服务器硬件资源和业务需求，一般跑2-4个
方案	Mysql架构多种多样，扩展性极强，这里不详细介绍 如：主从复制一主多从架构，采用mixed模式 业务量数据量大的优化架构： 1、读写分离：通过程序或者dbproxy，主写从读； 2、垂直分库，水平分表（一般建议单表不超过4000万）
数据扫描	周期性使用pt-table-checksum、pt-table-sync来检查并修复主从复制的数据差异
缓存机制	DB层前端添加cache层，比如memcached/redis，用来存储session、token、好友任务排行榜等某些业务
静态化	动态的数据库静态化：比如整个文件静态化，页面字段静态化
规避选项	比如：SQL有大量模糊查询业务，尽量避免使用mysql数据库
注意：数据库架构是一门很大的学问，水平有限只是简单聊两句

四：数据应用层

注意：下面参数值的优化主要针对innodb引擎，如果要使用MyISAM引擎，需要调整key_buffer_size值
参数项	设置参考
innodb_buffer_pool_size	物理内存的50-70%左右
inno_flush_log_at_trx_commit	不丢失数据设置为1，根据业务需求来
sync_binlog	不丢失数据设置为1，根据业务需求来
innodb_file_per_table	设置为1：使用独立表空间
innodb_data_file_path	ibdata1:1G:autoextend
innodb_log_file_size	256M，这个参数和下面那个参数搭配使用
innodb_log_files_in_group	2
innodb_log_file_size	不要设置过大，第一保证记录日志更快，第二保障增量恢复数据库时间更短
long_query_time	设置慢查询sql的时间
max_connection	最大连接数，根据业务场景选择
max_connection_error	最大链接错误数，官方建议10万以上
open_files_limit	10倍max_connection
innodb_open_files	同上
table_open_cache	同上
table_definition_cache	同上
tmp_table_szie	Session分配情况，根据业务来设置
max_heap_table_size	同上
sort_buffer_size	同上
join_buffer_size	同上
read_buffer_size	同上
read_rnd_buffer_size	同上
query cache	官方建议关闭，要设置不要超过512M
提示：更多内核参数有时间详细介绍，一切来源于官方文档，我只是千万运维的一枚搬运工而已。

五：SQL调优层

1、数据库表设计的一些想法，DBA必须参数开发

设计思路	具体操作
字符集	建议使用utf-8(中文影响)，官方默认用Latin1，因后者快
字符串	1.固定字符串使用定长char，尽量避免varchar 2.变长字符串varchar，不要用char（因UTF8忽略此影响） 上面两者如果能预测业务存储长度，长度能短则短
约束	字段属性添加not、null，并且表结构设计无关的自增列做主键
特殊类型	1.文本字段(备注，博文内容等)设置为enum类型 2.text/blob类型尽量不用，对select查询性能影响极大
随机I/O	严禁使用select *语句，查询特定需要的列即可
索引	1.多用复合索引(除特殊建独立索引)，尤其cardinality很小时候 如：该列唯一值总数少于255个，就不要建立独立索引 2.对于varchar类型，通常取其50%或更少长度创建前缀索引就能满足90%左右查询需求，没必要整个长度创建反而性能降低

2、语句优化

设计思路	具体操作
前期准备	项目开发阶段，DBA必须参与设计SQL，并查找慢sql 配置my.cnf long_query_time = 2 log-slow-queries=/data/mysql/slow-log.log log_queries_not_using_indexs = true
工具使用	日志慢sql分析工具mysqlsla或pt-query-digest，还有很多工具 根据报告结果自己写脚本在某个固定时间抓取当天慢sql 计划任务某个固定时间点把上面结果发邮件至相关人事分析 索引检测工具 1.定期使用pt-duplicate-key-checker检查并删除重复的索引 2.定期使用pt-index-usage检查并删除使用频率很低的索引  3.使用pt-online-schema-change来实现大表的online ddl需求
SQL设计	1.搜索业务，比如like查询，不建议使用MySQL 2.不要使用count(*)，可能锁表 3.多表连接查询，关联字段使用索引而且尽量一致 4.多表连接查询，结果集小的表作为驱动表 5. where子句尽量使用union代替子查询
SQL拆分	大的复杂的sql语句拆分为各个功能性小sql 比如：join连表查询，子查询，单表超过4000万条记录等
瓶颈问题	慢sql解决方法： show processlist:找出特定SQL占用的资源影响性能 使用explain或者set profile打印报表 具体问题具体分析，有时研发参与

六：行为模式层

标准规范	具体操作
启动程序	文件权限700，属主和用户组都为mysql
超级用户	MySQL超级用户root设置复杂的密码，比如：我生成环境干掉root用户，创建其他管理用户并且名字不是大众类型
登录行为	命令行不要暴露密码 备份脚本设置密码保护比如加密(转换成MD5值)
运维思想	运维有种约定：有种配置叫默认，导致很多运维人员不去关注该参数的作用和来源 删除默认存在的test库 删除无用的用户，只保留root@127.0.0.1和root@localhost
责任问题	禁止一个用户管理所有的DB，建立起一一服务关系
权限问题	禁止开发人员得到生成环境程序连接的密码并且限制连接 禁止开发程序过程中使用不带子句的DDL语句 Phpmyadmin管理工具安全问题
环境问题	服务器禁止设置外网IP 定期清理MySQL操作记录文件(.mysql_history) 防SQL注入攻击：比如nginx+lua编写WAF控制等
上线行为	必须制定上线变更流程制度（开发—测试—运维） 测试流程：开发环境—测试环境—线上执行—验证