概述

为什么要优化

  • 系统的吞吐量瓶颈往往出现在数据库的访问速度上
  • 随着应用程序的运行，数据库的中的数据会越来越多，处理时间会相应变慢
  • 数据是存放在磁盘上的，读写速度无法和内存相比

如何优化

  • 设计数据库时：数据库表、字段的设计，存储引擎
  • 利用好MySQL自身提供的功能，如索引等
  • 横向扩展：MySQL集群、负载均衡、读写分离
  • SQL语句的优化（收效甚微）

字段设计

  • 字段类型的选择，设计规范，范式，常见设计案例

原则：尽量使用整型表示字符串

  • 存储IP
# INET_ATON(str)，address to number

# INET_NTOA(number)，number to address
  • MySQL内部的枚举类型（单选）和集合（多选）类型

    • 但是因为维护成本较高因此不常使用，使用关联表的方式来替代enum

原则：定长和非定长数据类型的选择

# decimal不会损失精度，存储空间会随数据的增大而增大。double占用固定空间，较大数的存储会损失精度。非定长的还有varchar、text

  • 金额

# 对数据的精度要求较高，小数的运算和存储存在精度问题（不能将所有小数转换成二进制）
  • 定点数decimal
# price decimal(8,2)有2位小数的定点数，定点数支持很大的数（甚至是超过int,bigint存储范围的数）
  • 小单位大数额避免出现小数

    • 元->分
  • 字符串存储
# 定长char，非定长varchar、text（上限65535，其中varchar还会消耗1-3字节记录长度，而text使用额外空间记录长度）

原则：尽可能选择小的数据类型和指定短的长度

  • 原则：尽可能使用 not null

    • 非null字段的处理要比null字段的处理高效些！且不需要判断是否为null。
    • null在MySQL中，不好处理，存储需要额外空间，运算也需要特殊的运算符。如select null = null和select null <> null（<>为不等号）有着同样的结果，只能通过is null和is not null来判断字段是否为null。
    • 如何存储？MySQL中每条记录都需要额外的存储空间，表示每个字段是否为null。因此通常使用特殊的数据进行占位，比如int not null default 0、string not null default ‘’

原则：字段注释要完整，见名知意

原则：单表字段不宜过多

  • 二三十个就极限了

原则：可以预留字段

# 在使用以上原则之前首先要满足业务需求

关联表的设计

# 外键foreign key只能实现一对一或一对多的映射
  • 一对多

    • 使用外键
  • 多对多
    • 单独新建一张表将多对多拆分成两个一对多
  • 一对一
    • 如商品的基本信息（item）和商品的详细信息（item_intro），通常使用相同的主键或者增加一个外键字段（item_id）

范式 Normal Format

# 数据表的设计规范，一套越来越严格的规范体系（如果需要满足N范式，首先要满足N-1范式）。N
  • 第一范式1NF：字段原子性

    • 字段原子性，字段不可再分割。
    • 关系型数据库，默认满足第一范式
    • 注意比较容易出错的一点，在一对多的设计中使用逗号分隔多个外键，这种方法虽然存储方便，但不利于维护和索引（比如查找带标签java的文章）

  • 第二范式：消除对主键的部分依赖

    • 即在表中加上一个与业务逻辑无关的字段作为主键
    • 主键：可以唯一标识记录的字段或者字段集合。
course_name course_class weekday（周几） course_teacher
MySQL 教育大楼1525 周一 张三
Java 教育大楼1521 周三 李四
MySQL 教育大楼1521 周五 张三
    • 依赖：A字段可以确定B字段，则B字段依赖A字段。比如知道了下一节课是数学课，就能确定任课老师是谁。于是周几和下一节课和就能构成复合主键，能够确定去哪个教室上课，任课老师是谁等。但我们常常增加一个id作为主键，而消除对主键的部分依赖。
    • 对主键的部分依赖：某个字段依赖复合主键中的一部分。
    • 解决方案：新增一个独立字段作为主键。

  • 第三范式：消除对主键的传递依赖

    • 传递依赖：B字段依赖于A，C字段又依赖于B。比如上例中，任课老师是谁取决于是什么课，是什么课又取决于主键id。因此需要将此表拆分为两张表日程表和课程表（独立数据独立建表）：
id weekday course_class course_id
1001 周一 教育大楼1521 3546
course_id course_name course_teacher
3546 Java 张三
    • 这样就减少了数据的冗余（即使周一至周日每天都有Java课，也只是course_id:3546出现了7次）

存储引擎选择

# 早期问题：如何选择MyISAM和Innodb？

# 现在不存在这个问题了，Innodb不断完善，从各个方面赶超MyISAM，也是MySQL默认使用的。

存储引擎Storage engine：MySQL中的数据、索引以及其他对象是如何存储的，是一套文件系统的实现。

  • 功能差异

    • show engines
Engine Support Comment
InnoDB DEFAULT Supports transactions, row-level locking, and foreign keys
MyISAM YES MyISAM storage engine
  • 存储差异
  MyISAM Innodb
文件格式 数据和索引是分别存储的，数据.MYD，索引.MYI 数据和索引是集中存储的，.ibd
文件能否移动 能，一张表就对应.frm、MYD、MYI3个文件 否，因为关联的还有data下的其它文件
记录存储顺序 按记录插入顺序保存 按主键大小有序插入
空间碎片（删除记录并flush table 表名之后，表文件大小不变） 产生。定时整理：使用命令optimize table 表名实现 不产生
事务 不支持 支持
外键 不支持 支持
锁支持（锁是避免资源争用的一个机制，MySQL锁对用户几乎是透明的） 表级锁定 行级锁定、表级锁定，锁定力度小并发能力高

锁扩展

  • 表级锁（table-level lock）：lock tables <table_name1>,<table_name2>... read/write，unlock tables <table_name1>,<table_name2>...。其中read是共享锁，一旦锁定任何客户端都不可读；write是独占/写锁，只有加锁的客户端可读可写，其他客户端既不可读也不可写。锁定的是一张表或几张表。
  • 行级锁（row-level lock）：锁定的是一行或几行记录。共享锁：select * from <table_name> where <条件> LOCK IN SHARE MODE;，对查询的记录增加共享锁；select * from <table_name> where <条件> FOR UPDATE;，对查询的记录增加排他锁。这里值得注意的是：innodb的行锁，其实是一个子范围锁，依据条件锁定部分范围，而不是就映射到具体的行上，因此还有一个学名：间隙锁。比如select * from stu where id < 20 LOCK IN SHARE MODE会锁定id在20左右以下的范围，你可能无法插入id为18或22的一条新纪录。

选择依据

  • 如果没有特别的需求，使用默认的Innodb即可。
  • MyISAM：以读写插入为主的应用程序，比如博客系统、新闻门户网站。
  • Innodb：更新（删除）操作频率也高，或者要保证数据的完整性；并发量高，支持事务和外键保证数据完整性。比如OA自动化办公系统。

索引

  • 关键字与数据的映射关系称为索引（==包含关键字和对应的记录在磁盘中的地址==）。关键字是从数据当中提取的用于标识、检索数据的特定内容。

  • 索引检索为什么快？

    • 关键字相对于数据本身，==数据量小==
    • 关键字是==有序==的，二分查找可快速确定位置
  • 图书馆为每本书都加了索引号（类别-楼层-书架）、字典为词语解释按字母顺序编写目录等都用到了索引。
  • MySQL中索引类型
    • 普通索引（key），唯一索引（unique key），主键索引（primary key），全文索引（fulltext key）
  • 三种索引的索引方式是一样的，只不过对索引的关键字有不同的限制：
    • 普通索引：对关键字没有限制
    • 唯一索引：要求记录提供的关键字不能重复
    • 主键索引：要求关键字唯一且不为null

索引管理语法

  • 查看索引

    • show create table 表名：

  • desc 表名

创建索引

  • 创建表之后建立索引
create TABLE user_index(

    id int auto_increment primary key,

    first_name varchar(16),

    last_name VARCHAR(16),

    id_card VARCHAR(18),

    information text

);

# -- 更改表结构

alter table user_index

# -- 创建一个first_name和last_name的复合索引，并命名为name

add key name (first_name,last_name),

# -- 创建一个id_card的唯一索引，默认以字段名作为索引名

add UNIQUE KEY (id_card),

# -- 鸡肋，全文索引不支持中文

add FULLTEXT KEY (information);
  • show create table user_index：

  • 创建表时指定索引
CREATE TABLE user_index2 (

    id INT auto_increment PRIMARY KEY,

    first_name VARCHAR (16),

    last_name VARCHAR (16),

    id_card VARCHAR (18),

    information text,

    KEY name (first_name, last_name),

    FULLTEXT KEY (information),

    UNIQUE KEY (id_card)

);
  • 删除索引

    • 根据索引名删除普通索引、唯一索引、全文索引：alter table 表名 drop KEY 索引名
alter table user_index drop KEY name;

alter table user_index drop KEY id_card;

alter table user_index drop KEY information; 
  • 删除主键索引：alter table 表名 drop primary key（因为主键只有一个）。这里值得注意的是，如果主键自增长，那么不能直接执行此操作（自增长依赖于主键索引）：

  • 需要取消自增长再行删除：
alter table user_index

# -- 重新定义字段

MODIFY id int,

drop PRIMARY KEY
  • 但通常不会删除主键，因为设计主键一定与业务逻辑无关。

执行计划explain

CREATE TABLE innodb1 (

    id INT auto_increment PRIMARY KEY,

    first_name VARCHAR (16),

    last_name VARCHAR (16),

    id_card VARCHAR (18),

    information text,

    KEY name (first_name, last_name),

    FULLTEXT KEY (information),

    UNIQUE KEY (id_card)

);

insert into innodb1 (first_name,last_name,id_card,information) values ('张','三','','华山派');
  • 我们可以通过explain selelct来分析SQL语句执行前的执行计划：

  • 由上图可看出此SQL语句是按照主键索引来检索的。
  • 执行计划是：当执行SQL语句时，首先会分析、优化，形成执行计划，在按照执行计划执行。

索引使用场景（重点）

  • where

  • 上图中，根据id查询记录，因为id字段仅建立了主键索引，因此此SQL执行可选的索引只有主键索引，如果有多个，最终会选一个较优的作为检索的依据。
# -- 增加一个没有建立索引的字段

alter table innodb1 add sex char(1);

# -- 按sex检索时可选的索引为null

EXPLAIN SELECT * from innodb1 where sex='男'; 

  • 可以尝试在一个字段未建立索引时，根据该字段查询的效率，然后对该字段建立索引（alter table 表名 add index(字段名)），同样的SQL执行的效率，你会发现查询效率会有明显的提升（数据量越大越明显）。
  • order by
    • 当我们使用order by将查询结果按照某个字段排序时，如果该字段没有建立索引，那么执行计划会将查询出的所有数据使用外部排序（将数据从硬盘分批读取到内存使用内部排序，最后合并排序结果），这个操作是很影响性能的，因为需要将查询涉及到的所有数据从磁盘中读到内存（如果单条数据过大或者数据量过多都会降低效率），更无论读到内存之后的排序了。
    • 但是如果我们对该字段建立索引alter table 表名 add index(字段名)，那么由于索引本身是有序的，因此直接按照索引的顺序和映射关系逐条取出数据即可。而且如果分页的，那么只用取出索引表某个范围内的索引对应的数据，而不用像上述那取出所有数据进行排序再返回某个范围内的数据。（从磁盘取数据是最影响性能的）
  • join
    • 对join语句匹配关系（on）涉及的字段建立索引能够提高效率
  • 索引覆盖
    • 如果要查询的字段都建立过索引，那么引擎会直接在索引表中查询而不会访问原始数据（否则只要有一个字段没有建立索引就会做全表扫描），这叫索引覆盖。因此我们需要尽可能的在select后==只写必要的查询字段==，以增加索引覆盖的几率。
    • 这里值得注意的是不要想着为每个字段建立索引，因为优先使用索引的优势就在于其体积小。
  • 语法细节（要点）
    • 在满足索引使用的场景下（where/order by/join on或索引覆盖），索引也不一定被使用
  • 字段要独立出现
    • 比如下面两条SQL语句在语义上相同，但是第一条会使用主键索引而第二条不会。
select * from user where id = 20-1;

select * from user where id+1 = 20;
  • like查询，不能以通配符开头

    • 比如搜索标题包含mysql的文章：
# select * from article where title like '%mysql%';
    • 这种SQL的执行计划用不了索引（like语句匹配表达式以通配符开头），因此只能做全表扫描，效率极低，在实际工程中几乎不被采用。而一般会使用第三方提供的支持中文的全文索引来做。
  • 但是 关键字查询 热搜提醒功能还是可以做的，比如键入mysql之后提醒mysql 教程、mysql 下载、mysql 安装步骤等。用到的语句是：
# select * from article where title like 'mysql%';
  • 这种like是可以利用索引的（当然前提是title字段建立过索引）。

复合索引只对第一个字段有效

  • 建立复合索引：
# alter table person add index(first_name,last_name);
  • 其原理就是将索引先按照从first_name中提取的关键字排序，如果无法确定先后再按照从last_name提取的关键字排序，也就是说该索引表只是按照记录的first_name字段值有序。
  • 因此select * from person where first_name = ?是可以利用索引的，而select * from person where last_name = ?无法利用索引。
  • 那么该复合索引的应用场景是什么？==组合查询==
  • 比如对于select * person from first_name = ? and last_name = ?，复合索引就比对first_name和last_name单独建立索引要高效些。很好理解，复合索引首先二分查找与first_name = ?匹配的记录，再在这些记录中二分查找与last_name匹配的记录，只涉及到一张索引表。而分别单独建立索引则是在first_name索引表中二分找出与first_name = ?匹配的记录，再在last_name索引表中二分找出与last_name = ?的记录，两者取交集。

or，两边条件都有索引可用

  • 一但有一边无索引可用就会导致整个SQL语句的全表扫描

状态值，不容易使用到索引

  • 如性别、支付状态等状态值字段往往只有极少的几种取值可能，这种字段即使建立索引，也往往利用不上。这是因为，一个状态值可能匹配大量的记录，这种情况MySQL会认为利用索引比全表扫描的效率低，从而弃用索引。索引是随机访问磁盘，而全表扫描是顺序访问磁盘，这就好比有一栋20层楼的写字楼，楼底下的索引牌上写着某个公司对应不相邻的几层楼，你去公司找人，与其按照索引牌的提示去其中一层楼没找到再下来看索引牌再上楼，不如从1楼挨个往上找到顶楼。

如何创建索引

  • 建立基础索引：在where、order by、join字段上建立索引。
  • 优化，组合索引：基于业务逻辑
    • 如果条件经常性出现在一起，那么可以考虑将多字段索引升级为==复合索引==
    • 如果通过增加个别字段的索引，就可以出现==索引覆盖==，那么可以考虑为该字段建立索引
    • 查询时，不常用到的索引，应该删除掉

前缀索引

  • 语法：index(field(10))，使用字段值的前10个字符建立索引，默认是使用字段的全部内容建立索引。
  • 前提：前缀的标识度高。比如密码就适合建立前缀索引，因为密码几乎各不相同。
  • ==实操的难度==：在于前缀截取的长度。
  • 我们可以利用select count(*)/count(distinct left(password,prefixLen));，通过从调整prefixLen的值（从1自增）查看不同前缀长度的一个平均匹配度，接近1时就可以了（表示一个密码的前prefixLen个字符几乎能确定唯一一条记录）

索引的存储结构

  • BTree

    • btree（多路平衡查找树）是一种广泛应用于==磁盘上实现索引功能==的一种数据结构也是大多数数据库索引表的实现。
    • 以add index(first_name,last_name)为例：

    • BTree的一个node可以存储多个关键字，node的大小取决于计算机的文件系统，因此我们可以通过减小索引字段的长度使结点存储更多的关键字。如果node中的关键字已满，那么可以通过每个关键字之间的子节点指针来拓展索引表，但是不能破坏结构的有序性，比如按照first_name第一有序、last_name第二有序的规则，新添加的韩香就可以插到韩康之后。白起 < 韩飞 < 韩康 < 李世民 < 赵奢 < 李寻欢 < 王语嫣 < 杨不悔。这与二叉搜索树的思想是一样的，只不过二叉搜索树的查找效率是log(2,N)（以2为底N的对数），而BTree的查找效率是log(x,N)（其中x为node的关键字数量，可以达到1000以上）。
    • 从log(1000+,N)可以看出，少量的磁盘读取即可做到大量数据的遍历，这也是btree的设计目的。
  • B+Tree聚簇结构
    • 聚簇结构（也是在BTree上升级改造的）中，关键字和记录是存放在一起的。
    • 在MySQL中，仅仅只有Innodb的==主键索引为聚簇结构==，其它的索引包括Innodb的非主键索引都是典型的BTree结构。

  • 哈希索引

    • 在索引被载入内存时，使用哈希结构来存储。

查询缓存

  • 缓存select语句的查询结果

在配置文件中开启缓存

  • windows上是my.ini，linux上是my.cnf
  • 在[mysqld]段中配置query_cache_type：
    • 0：不开启
    • 1：开启，默认缓存所有，需要在SQL语句中增加select sql-no-cache提示来放弃缓存
    • 2：开启，默认都不缓存，需要在SQL语句中增加select sql-cache来主动缓存（==常用==）
  • 更改配置后需要重启以使配置生效，重启后可通过show variables like ‘query_cache_type’;来查看：
# show variables like 'query_cache_type';

# query_cache_type    DEMAND
  • 在客户端设置缓存大小

    • 通过配置项query_cache_size来设置：
# show variables like 'query_cache_size';

# query_cache_size    0

# set global query_cache_size=64*1024*1024;

# show variables like 'query_cache_size';

# query_cache_size    67108864

将查询结果缓存

# select sql_cache * from user;

  • 重置缓存

# reset query cache;

  • 缓存失效问题（大问题）

    • 当数据表改动时，基于该数据表的任何缓存都会被删除。（表层面的管理，不是记录层面的管理，因此失效率较高）

  • 注意事项

  1. 应用程序，不应该关心query cache的使用情况。可以尝试使用，但不能由query cache决定业务逻辑，因为query cache由DBA来管理。
  2. 缓存是以SQL语句为key存储的，因此即使SQL语句功能相同，但如果多了一个空格或者大小写有差异都会导致匹配不到缓存。

分区

  • 一般情况下我们创建的表对应一组存储文件，使用MyISAM存储引擎时是一个.MYI和.MYD文件，使用Innodb存储引擎时是一个.ibd和.frm（表结构）文件。
  • 当数据量较大时（一般千万条记录级别以上），MySQL的性能就会开始下降，这时我们就需要将数据分散到多组存储文件，==保证其单个文件的执行效率==。
  • 最常见的分区方案是按id分区，如下将id的哈希值对10取模将数据均匀分散到10个.ibd存储文件中：
create table article(

    id int auto_increment PRIMARY KEY,

    title varchar(64),

    content text

)PARTITION by HASH(id) PARTITIONS 10
  • 查看data目录：

  • ==服务端的表分区对于客户端是透明的==，客户端还是照常插入数据，但服务端会按照分区算法分散存储数据。

MySQL提供的分区算法

  • ==分区依据的字段必须是主键的一部分==，分区是为了快速定位数据，因此该字段的搜索频次较高应作为强检索字段，否则依照该字段分区毫无意义
  • hash(field)
    • 相同的输入得到相同的输出。输出的结果跟输入是否具有规律无关。==仅适用于整型字段==
  • key(field)
    • 和hash(field)的性质一样，只不过key是==处理字符串==的，比hash()多了一步从字符串中计算出一个整型在做取模操作。
create table article_key(

    id int auto_increment,

    title varchar(64),

    content text,

    PRIMARY KEY (id,title)    # -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分

)PARTITION by KEY(title) PARTITIONS 10
  • range算法

    • 是一种==条件分区==算法，按照数据大小范围分区（将数据使用某种条件，分散到不同的分区中）。
    • 如下，按文章的发布时间将数据按照2018年8月、9月、10月分区存放：
create table article_range(

    id int auto_increment,

    title varchar(64),

    content text,

    created_time int,    # -- 发布时间到1970-1-1的毫秒数

    PRIMARY KEY (id,created_time)    # -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分

)charset=utf8

PARTITION BY RANGE(created_time)(

    PARTITION p201808 VALUES less than (1535731199),    -- select UNIX_TIMESTAMP('2018-8-31 23:59:59')

    PARTITION p201809 VALUES less than (1538323199),    -- 2018-9-30 23:59:59

    PARTITION p201810 VALUES less than (1541001599)    -- 2018-10-31 23:59:59

);

  • 注意：条件运算符只能使用==less than==，这以为着较小的范围要放在前面，比如上述p201808,p201819,p201810分区的定义顺序依照created_time数值范围从小到大，不能颠倒。
insert into article_range values(null,'MySQL优化','内容示例',1535731180);

flush tables;    # -- 使操作立即刷新到磁盘文件

  • 由于插入的文章的发布时间1535731180小于1535731199（2018-8-31 23:59:59），因此被存储到p201808分区中，这种算法的存储到哪个分区取决于数据状况。
  • list算法
    • 也是一种条件分区，按照列表值分区（in (值列表)）。
create table article_list(

    id int auto_increment,

    title varchar(64),

    content text,

    status TINYINT(1),    # -- 文章状态：0-草稿，1-完成但未发布，2-已发布

    PRIMARY KEY (id,status)    # -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分

)charset=utf8

PARTITION BY list(status)(

    PARTITION writing values in(0,1),    # -- 未发布的放在一个分区

    PARTITION published values in (2)    # -- 已发布的放在一个分区

);
 
insert into article_list values(null,'mysql优化','内容示例',0);

flush tables;

分区管理语法

  • range/list
  • 增加分区
  • 前文中我们尝试使用range对文章按照月份归档，随着时间的增加，我们需要增加一个月份：
alter table article_range add partition(

    partition p201811 values less than (1543593599)    -- select UNIX_TIMESTAMP('2018-11-30 23:59:59')

    -- more

);

  • 删除分区
# alter table article_range drop PARTITION p201808
  • 注意：==删除分区后，分区中原有的数据也会随之删除！==
  • key/hash
  • 新增分区
# alter table article_key add partition partitions 4

  • 销毁分区
# alter table article_key coalesce partition 6
    • key/hash分区的管理不会删除数据，但是每一次调整（新增或销毁分区）都会将所有的数据重写分配到新的分区上。==效率极低==，最好在设计阶段就考虑好分区策略。
  • 分区的使用
    • 当数据表中的数据量很大时，分区带来的效率提升才会显现出来。
    • 只有检索字段为分区字段时，分区带来的效率提升才会比较明显。因此，==分区字段的选择很重要==，并且==业务逻辑要尽可能地根据分区字段做相应调整==（尽量使用分区字段作为查询条件）。

水平分割和垂直分割

  • 水平分割：通过建立结构相同的几张表分别存储数据
  • 垂直分割：将经常一起使用的字段放在一个单独的表中，分割后的表记录之间是一一对应关系。

分表原因

  • 为数据库减压
  • 分区算法局限
  • 数据库支持不完善（5.1之后mysql才支持分区操作）

id重复的解决方案

  • 借用第三方应用如memcache、redis的id自增器
  • 单独建一张只包含id一个字段的表，每次自增该字段作为数据记录的id

集群

  • 横向扩展：从根本上（单机的硬件处理能力有限）提升数据库性能 。由此而生的相关技术：==读写分离、负载均衡==

安装和配置主从复制

  • 环境

    • Red Hat Enterprise Linux Server release 7.0 (Maipo)（虚拟机）
    • mysql5.7（下载地址）
  • 安装和配置
    • 解压到对外提供的服务的目录（我自己专门创建了一个/export/server来存放）
# tar xzvf mysql-5.7.23-linux-glibc2.12-x86_64.tar.gz -C /export/server

# cd /export/server

# mv mysql-5.7.23-linux-glibc2.12-x86_64 mysql
  • 添加mysql目录的所属组和所属者：
# groupadd mysql

# useradd -r -g mysql mysql

# cd /export/server

# chown -R mysql:mysql mysql/

# chmod -R 755 mysql/
  • 创建mysql数据存放目录（其中/export/data是我创建专门用来为各种服务存放数据的目录）
# mkdir /export/data/mysql
  • 初始化mysql服务
# cd /export/server/mysql

# ./bin/mysqld --basedir=/export/server/mysql --datadir=/export/data/mysql --user=mysql 
--pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid --initialize
  • 如果成功会显示mysql的root账户的初始密码，记下来以备后续登录。如果报错缺少依赖，则使用yum instally依次安装即可
  • 配置my.cnf
vim /etc/my.cnf

[mysqld]

basedir=/export/server/mysql

datadir=/export/data/mysql

socket=/tmp/mysql.sock

user=mysql

server-id=10 # 服务id，在集群时必须唯一，建议设置为IP的第四段

port=3306

# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks

symbolic-links=0

# Settings user and group are ignored when systemd is used.

# If you need to run mysqld under a different user or group,

# customize your systemd unit file for mariadb according to the

# instructions in http://fedoraproject.org/wiki/Systemd

[mysqld_safe]

log-error=/export/data/mysql/error.log

pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid

#

# include all files from the config directory

#

!includedir /etc/my.cnf.d
  • 将服务添加到开机自动启动
# cp /export/server/mysql/support-files/mysql.server /etc/init.d/mysqld
  • 启动服务
# service mysqld start
  • 配置环境变量，在/etc/profile中添加如下内容
# mysql env

MYSQL_HOME=/export/server/mysql

MYSQL_PATH=$MYSQL_HOME/bin

PATH=$PATH:$MYSQL_PATH

export PATH
  • 使配置即可生效
# source /etc/profile
  • 使用root登录
mysql -uroot -p

# 这里填写之前初始化服务时提供的密码
  • 登录上去之后，更改root账户密码（我为了方便将密码改为root），否则操作数据库会报错
set password=password('root');

flush privileges;
  • 设置服务可被所有远程客户端访问
use mysql;

update user set host='%' where user='root';

flush privileges;
  • 这样就可以在宿主机使用navicat远程连接虚拟机linux上的mysql了

配置主从节点

  • 配置master

    • 以linux（192.168.10.10）上的mysql为master，宿主机（192.168.10.1）上的mysql为slave配置主从复制。　　
    • 修改master的my.cnf如下
[mysqld]

basedir=/export/server/mysql

datadir=/export/data/mysql

socket=/tmp/mysql.sock

user=mysql

server-id=10

port=3306

# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks

symbolic-links=0

# Settings user and group are ignored when systemd is used.

# If you need to run mysqld under a different user or group,

# customize your systemd unit file for mariadb according to the

# instructions in http://fedoraproject.org/wiki/Systemd

log-bin=mysql-bin    # 开启二进制日志

expire-logs-days=7  # 设置日志过期时间，避免占满磁盘

binlog-ignore-db=mysql    # 不使用主从复制的数据库

binlog-ignore-db=information_schema

binlog-ignore-db=performation_schema

binlog-ignore-db=sys

binlog-do-db=test    #使用主从复制的数据库

[mysqld_safe]

log-error=/export/data/mysql/error.log

pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid

#

# include all files from the config directory

#

!includedir /etc/my.cnf.d 
  • 重启master
# service mysqld restart
  • 登录master查看配置是否生效（ON即为开启，默认为OFF）：
mysql> show variables like 'log_bin';

+---------------+-------+

| Variable_name | Value |

+---------------+-------+

| log_bin       | ON    |

+---------------+-------+
  • 在master的数据库中建立备份账号：backup为用户名，%表示任何远程地址，用户back可以使用密码1234通过任何远程客户端连接master
# grant replication slave on *.* to 'backup'@'%' identified by '1234'
  • 查看user表可以看到我们刚创建的用户：
mysql> use mysql

mysql> select user,authentication_string,host from user;

+---------------+-------------------------------------------+-----------+

| user          | authentication_string                     | host      |

+---------------+-------------------------------------------+-----------+

| root          | *81F5E21E35407D884A6CD4A731AEBFB6AF209E1B | %         |

| mysql.session | *THISISNOTAVALIDPASSWORDTHATCANBEUSEDHERE | localhost |

| mysql.sys     | *THISISNOTAVALIDPASSWORDTHATCANBEUSEDHERE | localhost |

| backup        | *A4B6157319038724E3560894F7F932C8886EBFCF | %         |

+---------------+-------------------------------------------+-----------+
  • 新建test数据库，创建一个article表以备后续测试
CREATE TABLE `article` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `title` varchar(64) DEFAULT NULL,

  `content` text,

  PRIMARY KEY (`id`)

) CHARSET=utf8;
  • 重启服务并刷新数据库状态到存储文件中（with read lock表示在此过程中，客户端只能读数据，以便获得一个一致性的快照）
[root@zhenganwen ~]# service mysqld restart

Shutting down MySQL.... SUCCESS!

Starting MySQL. SUCCESS!

[root@zhenganwen mysql]# mysql -uroot -proot

mysql> flush tables with read lock;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
  • 查看master上当前的二进制日志和偏移量（记一下其中的File和Position）
mysql> show master status \G

*************************** 1. row ***************************

             File: mysql-bin.000002

         Position: 154

     Binlog_Do_DB: test

 Binlog_Ignore_DB: mysql,information_schema,performation_schema,sys

Executed_Gtid_Set:

1 row in set (0.00 sec)

  • File表示实现复制功能的日志，即上图中的Binary log；Position则表示Binary log日志文件的偏移量之后的都会同步到slave中，那么在偏移量之前的则需要我们手动导入。
  • 主服务器上面的任何修改都会保存在二进制日志Binary log里面，从服务器上面启动一个I/O thread（实际上就是一个主服务器的客户端进程），连接到主服务器上面请求读取二进制日志，然后把读取到的二进制日志写到本地的一个Realy log里面。从服务器上面开启一个SQL thread定时检查Realy log，如果发现有更改立即把更改的内容在本机上面执行一遍。
  • 如果一主多从的话，这时主库既要负责写又要负责为几个从库提供二进制日志。此时可以稍做调整，将二进制日志只给某一从，这一从再开启二进制日志并将自己的二进制日志再发给其它从。或者是干脆这个从不记录只负责将二进制日志转发给其它从，这样架构起来性能可能要好得多，而且数据之间的延时应该也稍微要好一些

  • 手动导入，从master中导出数据
# mysqldump -uroot -proot -hlocalhost test > /export/data/test.sql
  • 将test.sql中的内容在slave上执行一遍。

配置slave

  • 修改slave的my.ini文件中的[mysqld]部分
# log-bin=mysql

# server-id=1 #192.168.10.1
  • 保存修改后重启slave，WIN+R->services.msc->MySQL5.7->重新启动
  • 登录slave检查log_bin是否以被开启：
# show VARIABLES like 'log_bin';
  • 配置与master的同步复制：
stop slave;

change master to

    master_host='192.168.10.10',    # -- master的IP

    master_user='backup',            # -- 之前在master上创建的用户

    master_password='',

    master_log_file='mysql-bin.000002', #  -- master上 show master status \G 提供的信息

    master_log_pos=154;
  • 启用slave节点并查看状态
mysql> start slave;

mysql> show slave status \G

*************************** 1. row ***************************

               Slave_IO_State: Waiting for master to send event

                  Master_Host: 192.168.10.10

                  Master_User: backup

                  Master_Port: 3306

                Connect_Retry: 60

              Master_Log_File: mysql-bin.000002

          Read_Master_Log_Pos: 154

               Relay_Log_File: DESKTOP-KUBSPE0-relay-bin.000002

                Relay_Log_Pos: 320

        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000002

             Slave_IO_Running: Yes

            Slave_SQL_Running: Yes

              Replicate_Do_DB:

          Replicate_Ignore_DB:

           Replicate_Do_Table:

       Replicate_Ignore_Table:

      Replicate_Wild_Do_Table:

  Replicate_Wild_Ignore_Table:

                   Last_Errno: 0

                   Last_Error:

                 Skip_Counter: 0

          Exec_Master_Log_Pos: 154

              Relay_Log_Space: 537

              Until_Condition: None

               Until_Log_File:

                Until_Log_Pos: 0

           Master_SSL_Allowed: No

           Master_SSL_CA_File:

           Master_SSL_CA_Path:

              Master_SSL_Cert:

            Master_SSL_Cipher:

               Master_SSL_Key:

        Seconds_Behind_Master: 0

Master_SSL_Verify_Server_Cert: No

                Last_IO_Errno: 0

                Last_IO_Error:

               Last_SQL_Errno: 0

               Last_SQL_Error:

  Replicate_Ignore_Server_Ids:

             Master_Server_Id: 10

                  Master_UUID: f68774b7-0b28-11e9-a925-000c290abe05

             Master_Info_File: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 5.7\Data\master.info

                    SQL_Delay: 0

          SQL_Remaining_Delay: NULL

      Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates

           Master_Retry_Count: 86400

                  Master_Bind:

      Last_IO_Error_Timestamp:

     Last_SQL_Error_Timestamp:

               Master_SSL_Crl:

           Master_SSL_Crlpath:

           Retrieved_Gtid_Set:

            Executed_Gtid_Set:

                Auto_Position: 0

         Replicate_Rewrite_DB:

                 Channel_Name:

           Master_TLS_Version:

1 row in set (0.00 sec)
  • 注意查看第4、14、15三行，若与我一致，表示slave配置成功

测试

  • 关闭master的读取锁定
# mysql> unlock tables;

# Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
  • 向master中插入一条数据
# mysql> use test

# mysql> insert into article (title,content) values ('mysql master and slave','record the cluster building succeed!:)');

# Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
  • 查看slave是否自动同步了数据
# mysql> insert into article (title,content) values ('mysql master and slave','record the cluster building succeed!:)');

# Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
  • 至此，主从复制的配置成功！：)

典型SQL

线上DDL

  • DDL(Database Definition Language)是指数据库表结构的定义（create table）和维护（alter table）的语言。在线上执行DDL，在低于MySQL5.6版本时会导致全表被独占锁定，此时表处于维护、不可操作状态，这会导致该期间对该表的所有访问无法响应。但是在MySQL5.6之后，支持Online DDL，大大缩短了锁定时间。
  • 优化技巧是采用的维护表结构的DDL（比如增加一列，或者增加一个索引），是==copy==策略。思路：创建一个满足新结构的新表，将旧表数据==逐条==导入（复制）到新表中，以保证==一次性锁定的内容少==（锁定的是正在导入的数据），同时旧表上可以执行其他任务。导入的过程中，将对旧表的所有操作以日志的形式记录下来，导入完毕后，将更新日志在新表上再执行一遍（确保一致性）。最后，新表替换旧表（在应用程序中完成，或者是数据库的rename，视图完成）。
  • 但随着MySQL的升级，这个问题几乎淡化了。

数据库导入语句

  • 在恢复数据时，可能会导入大量的数据。此时为了快速导入，需要掌握一些技巧：
  1. 导入时==先禁用索引和约束==：
# alter table table-name disable keys
  • 待数据导入完成之后，再开启索引和约束，一次性创建索引
# alter table table-name enable keys 
  1. 数据库如果使用的引擎是Innodb，那么它==默认会给每条写指令加上事务==（这也会消耗一定的时间），因此建议先手动开启事务，再执行一定量的批量导入，最后手动提交事务。
  2. 如果批量导入的SQL指令格式相同只是数据不同，那么你应该先prepare==预编译==一下，这样也能节省很多重复编译的时间。

limit offset,rows

  • 尽量保证不要出现大的offset，比如limit 10000,10相当于对已查询出来的行数弃掉前10000行后再取10行，完全可以加一些条件过滤一下（完成筛选），而不应该使用limit跳过已查询到的数据。这是一个==offset做无用功==的问题。对应实际工程中，要避免出现大页码的情况，尽量引导用户做条件过滤。

select * 要少用

  • 即尽量选择自己需要的字段select，但这个影响不是很大，因为网络传输多了几十上百字节也没多少延时，并且现在流行的ORM框架都是用的select *，只是我们在设计表的时候注意将大数据量的字段分离，比如商品详情可以单独抽离出一张商品详情表，这样在查看商品简略页面时的加载速度就不会有影响了。

order by rand()不要用

  • 它的逻辑就是随机排序（为每条数据生成一个随机数，然后根据随机数大小进行排序）。如select * from student order by rand() limit 5的执行效率就很低，因为它为表中的每条数据都生成随机数并进行排序，而我们只要前5条。
  • 解决思路：在应用程序中，将随机的主键生成好，去数据库中利用主键检索。

单表和多表查询

  • 多表查询：join、子查询都是涉及到多表的查询。如果你使用explain分析执行计划你会发现多表查询也是一个表一个表的处理，最后合并结果。因此可以说单表查询将计算压力放在了应用程序上，而多表查询将计算压力放在了数据库上。
  • 现在有ORM框架帮我们解决了单表查询带来的对象映射问题（查询单表时，如果发现有外键自动再去查询关联表，是一个表一个表查的）。

count(*)

  • 在MyISAM存储引擎中，会自动记录表的行数，因此使用count(*)能够快速返回。而Innodb内部没有这样一个计数器，需要我们手动统计记录数量，解决思路就是单独使用一张表：

id

table

count
1 student 100

limit 1

  • 如果可以确定仅仅检索一条，建议加上limit 1，其实ORM框架帮我们做到了这一点（查询单条的操作都会自动加上limit 1）。

慢查询日志

  • 用于记录执行时间超过某个临界值的SQL日志，用于快速定位慢查询，为我们的优化做参考。

开启慢查询日志

  • 配置项：slow_query_log
  • 可以使用show variables like ‘slov_query_log’查看是否开启，如果状态值为OFF，可以使用set GLOBAL slow_query_log = on来开启，它会在datadir下产生一个xxx-slow.log的文件。

设置临界时间

  • 配置项：long_query_time
  • 查看：show VARIABLES like 'long_query_time'，单位秒
  • 设置：set long_query_time=0.5
  • 实操时应该从长时间设置到短的时间，即将最慢的SQL优化掉

查看日志

  • 一旦SQL超过了我们设置的临界时间就会被记录到xxx-slow.log中

profile信息

  • 配置项：profiling

开启profile

  • set profiling=on
  • 开启后，所有的SQL执行的详细信息都会被自动记录下来
mysql> show variables like 'profiling';

+---------------+-------+

| Variable_name | Value |

+---------------+-------+

| profiling     | OFF   |

+---------------+-------+

1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> set profiling=on;

Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

查看profile信息

  • show profiles
mysql> show variables like 'profiling';

+---------------+-------+

| Variable_name | Value |

+---------------+-------+

| profiling     | ON    |

+---------------+-------+

1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> insert into article values (null,'test profile',':)');

Query OK, 1 row affected (0.15 sec)

mysql> show profiles;

+----------+------------+-------------------------------------------------------+

| Query_ID | Duration   | Query                                                 |

+----------+------------+-------------------------------------------------------+

|        1 | 0.00086150 | show variables like 'profiling'                       |

|        2 | 0.15027550 | insert into article values (null,'test profile',':)') |

+----------+------------+-------------------------------------------------------+

通过Query_ID查看某条SQL所有详细步骤的时间

  • show profile for query Query_ID
  • 上面show profiles的结果中，每个SQL有一个Query_ID，可以通过它查看执行该SQL经过了哪些步骤，各消耗了多场时间

典型的服务器配置

  • 以下的配置全都取决于实际的运行环境

  • max_connections，最大客户端连接数

    mysql> show variables like 'max_connections';
    
+-----------------+-------+
    
| Variable_name   | Value |
    
+-----------------+-------+
    
| max_connections | 151   |
    
+-----------------+-------+

  • table_open_cache，表文件句柄缓存（表数据是存储在磁盘上的，缓存磁盘文件的句柄方便打开文件读取数据）

    mysql> show variables like 'table_open_cache';
    
+------------------+-------+
    
| Variable_name    | Value |
    
+------------------+-------+
    
| table_open_cache | 2000  |
    
+------------------+-------+

  • key_buffer_size，索引缓存大小（将从磁盘上读取的索引缓存到内存，可以设置大一些，有利于快速检索）

    mysql> show variables like 'key_buffer_size';
    
+-----------------+---------+
    
| Variable_name   | Value   |
    
+-----------------+---------+
    
| key_buffer_size | 8388608 |
    
+-----------------+---------+ 

  • innodb_buffer_pool_size，Innodb存储引擎缓存池大小（对于Innodb来说最重要的一个配置，如果所有的表用的都是Innodb，那么甚至建议将该值设置到物理内存的80%，Innodb的很多性能提升如索引都是依靠这个）

    mysql> show variables like 'innodb_buffer_pool_size';
    
+-------------------------+---------+
    
| Variable_name           | Value   |
    
+-------------------------+---------+
    
| innodb_buffer_pool_size | 8388608 |
    
+-------------------------+---------+

  • innodb_file_per_table（innodb中，表数据存放在.ibd文件中，如果将该配置项设置为ON，那么一个表对应一个ibd文件，否则所有innodb共享表空间）

  • 压测工具mysqlslap
  • 安装MySQL时附带了一个压力测试工具mysqlslap（位于bin目录下）

自动生成sql测试

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Average number of seconds to run all queries: 1.219 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 1.219 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 1.219 seconds

        Number of clients running queries: 1

        Average number of queries per client: 0

并发测试

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=100 -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Average number of seconds to run all queries: 3.578 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 3.578 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 3.578 seconds

        Number of clients running queries: 100

        Average number of queries per client: 0

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Average number of seconds to run all queries: 5.718 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 5.718 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 5.718 seconds

        Number of clients running queries: 150

        Average number of queries per client: 0

多轮测试

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=10 -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Average number of seconds to run all queries: 5.398 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 4.313 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 6.265 seconds

        Number of clients running queries: 150

        Average number of queries per client: 0

存储引擎测试

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=3 --engine=innodb -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Running for engine innodb

        Average number of seconds to run all queries: 5.911 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 5.485 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 6.703 seconds

        Number of clients running queries: 150

        Average number of queries per client: 0
C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=3 --engine=myisam -uroot -proot

mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

Benchmark

        Running for engine myisam

        Average number of seconds to run all queries: 53.104 seconds

        Minimum number of seconds to run all queries: 46.843 seconds

        Maximum number of seconds to run all queries: 60.781 seconds

        Number of clients running queries: 150

        Average number of queries per client: 0

读写分离

  • 读写分离是依赖于主从复制，而主从复制又是为读写分离服务的。因为主从复制要求slave不能写只能读（如果对slave执行写操作，那么show slave status将会呈现Slave_SQL_Running=NO，此时你需要按照前面提到的手动同步一下slave）。
  • 方案一、定义两种连接
    • 就像我们在学JDBC时定义的DataBase一样，我们可以抽取出ReadDataBase,WriteDataBase implements DataBase，但是这种方式无法利用优秀的线程池技术如DruidDataSource帮我们管理连接，也无法利用Spring AOP让连接对DAO层透明。

  • 方案二、使用Spring AOP

    • 如果能够使用Spring AOP解决数据源切换的问题，那么就可以和Mybatis、Druid整合到一起了。
    • 我们在整合Spring1和Mybatis时，我们只需写DAO接口和对应的SQL语句，那么DAO实例是由谁创建的呢？实际上就是Spring帮我们创建的，它通过我们注入的数据源，帮我们完成从中获取数据库连接、使用连接执行 SQL 语句的过程以及最后归还连接给数据源的过程。
    • 如果我们能在调用DAO接口时根据接口方法命名规范（增addXXX/createXXX、删deleteXX/removeXXX、改updateXXXX、查selectXX/findXXX/getXX/queryXXX）动态地选择数据源（读数据源对应连接master而写数据源对应连接slave），那么就可以做到读写分离了。

项目结构

  • 引入依赖

    • 其中，为了方便访问数据库引入了mybatis和druid，实现数据源动态切换主要依赖spring-aop和spring-aspects
<dependencies>

    <dependency>

        <groupId>org.mybatis</groupId>

        <artifactId>mybatis-spring</artifactId>

        <version>1.3.2</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.mybatis</groupId>

        <artifactId>mybatis</artifactId>

        <version>3.4.6</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-core</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-aop</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-jdbc</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>com.alibaba</groupId>

        <artifactId>druid</artifactId>

        <version>1.1.6</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>mysql</groupId>

        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

        <version>6.0.2</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-context</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-aspects</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.projectlombok</groupId>

        <artifactId>lombok</artifactId>

        <version>1.16.22</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework</groupId>

        <artifactId>spring-test</artifactId>

        <version>5.0.8.RELEASE</version>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>junit</groupId>

        <artifactId>junit</artifactId>

        <version>4.12</version>

    </dependency>

</dependencies>

引入依赖

  • 数据类

package top.zhenganwen.mysqloptimize.entity;

import lombok.AllArgsConstructor;

import lombok.Data;

import lombok.NoArgsConstructor;

@Data

@AllArgsConstructor

@NoArgsConstructor

public class Article {

    private int id;

    private String title;

    private String content;

}

  • spring配置文件

    • 其中RoutingDataSourceImpl是实现动态切换功能的核心类，稍后介绍。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"

       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"

       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <context:property-placeholder location="db.properties"></context:property-placeholder>

    <context:component-scan base-package="top.zhenganwen.mysqloptimize"/>

    <bean id="slaveDataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">

        <property name="driverClassName" value="${db.driverClass}"/>

        <property name="url" value="${master.db.url}"></property>

        <property name="username" value="${master.db.username}"></property>

        <property name="password" value="${master.db.password}"></property>

    </bean>

    <bean id="masterDataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">

        <property name="driverClassName" value="${db.driverClass}"/>

        <property name="url" value="${slave.db.url}"></property>

        <property name="username" value="${slave.db.username}"></property>

        <property name="password" value="${slave.db.password}"></property>

    </bean>

    <bean id="dataSourceRouting" class="top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource.RoutingDataSourceImpl">

        <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterDataSource"></property>

        <property name="targetDataSources">

            <map key-type="java.lang.String" value-type="javax.sql.DataSource">

                <entry key="read" value-ref="slaveDataSource"/>

                <entry key="write" value-ref="masterDataSource"/>

            </map>

        </property>

        <property name="methodType">

            <map key-type="java.lang.String" value-type="java.lang.String">

                <entry key="read" value="query,find,select,get,load,"></entry>

                <entry key="write" value="update,add,create,delete,remove,modify"/>

            </map>

        </property>

    </bean>

    <!-- Mybatis文件 -->

    <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">

        <property name="configLocation" value="classpath:mybatis-config.xml" />

        <property name="dataSource" ref="dataSourceRouting" />

        <property name="mapperLocations" value="mapper/*.xml"/>

    </bean>

    <bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">

        <property name="basePackage" value="top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper" />

        <property name="sqlSessionFactoryBeanName" value="sqlSessionFactory" />

    </bean>

</beans>

spring配置文件

  • dp.properties
master.db.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC

master.db.username=root

master.db.password=root

slave.db.url=jdbc:mysql://192.168.10.10:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC

slave.db.username=root

slave.db.password=root

db.driverClass=com.mysql.jdbc.Driver

dp.properties

  • mybatis-config.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE configuration

        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"

        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">

<configuration>

    <typeAliases>

        <typeAlias type="top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article" alias="Article"/>

    </typeAliases>

</configuration>

mybatis-config.xml

mapper接口和配置文件

  • ArticleMapper.java
package top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper;

import org.springframework.stereotype.Repository;

import top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article;

import java.util.List;

@Repository

public interface ArticleMapper {

    List<Article> findAll();

    void add(Article article);

    void delete(int id);

}

ArticleMapper.java

  • ArticleMapper.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd" >

<mapper namespace="top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.ArticleMapper">

    <select id="findAll" resultType="Article">

        select * from article

    </select>

    <insert id="add" parameterType="Article">

        insert into article (title,content) values (#{title},#{content})

    </insert>

    <delete id="delete" parameterType="int">

        delete from article where id=#{id}

    </delete>

</mapper>

ArticleMapper.xml

核心类

  • RoutingDataSourceImpl

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

import java.util.*;

/**

 * RoutingDataSourceImpl class

 * 数据源路由

 *

 * @author zhenganwen, blog:zhenganwen.top

 * @date 2018/12/29

 */

public class RoutingDataSourceImpl extends AbstractRoutingDataSource {

    /**

     * key为read或write

     * value为DAO方法的前缀

     * 什么前缀开头的方法使用读数据员，什么开头的方法使用写数据源

     */

    public static final Map<String, List<String>> METHOD_TYPE_MAP = new HashMap<String, List<String>>();

    /**

     * 由我们指定数据源的id，由Spring切换数据源

     *

     * @return

     */

    @Override

    protected Object determineCurrentLookupKey() {

        System.out.println("数据源为："+DataSourceHandler.getDataSource());

        return DataSourceHandler.getDataSource();

    }

    public void setMethodType(Map<String, String> map) {

        for (String type : map.keySet()) {

            String methodPrefixList = map.get(type);

            if (methodPrefixList != null) {

                METHOD_TYPE_MAP.put(type, Arrays.asList(methodPrefixList.split(",")));

            }

        }

    }

}

RoutingDataSourceImpl

  • 它的主要功能是，本来我们只配置一个数据源，因此Spring动态代理DAO接口时直接使用该数据源，现在我们有了读、写两个数据源，我们需要加入一些自己的逻辑来告诉调用哪个接口使用哪个数据源（读数据的接口使用slave，写数据的接口使用master。这个告诉Spring该使用哪个数据源的类就是AbstractRoutingDataSource，必须重写的方法determineCurrentLookupKey返回数据源的标识，结合spring配置文件（下段代码的5，6两行）
<bean id="dataSourceRouting" class="top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource.RoutingDataSourceImpl">

    <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterDataSource"></property>

    <property name="targetDataSources">

        <map key-type="java.lang.String" value-type="javax.sql.DataSource">

            <entry key="read" value-ref="slaveDataSource"/>

            <entry key="write" value-ref="masterDataSource"/>

        </map>

    </property>

    <property name="methodType">

        <map key-type="java.lang.String" value-type="java.lang.String">

            <entry key="read" value="query,find,select,get,load,"></entry>

            <entry key="write" value="update,add,create,delete,remove,modify"/>

        </map>

    </property>

</bean>

结合spring配置文件

  • 如果determineCurrentLookupKey返回read那么使用slaveDataSource，如果返回write就使用masterDataSource。

  • DataSourceHandler

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;

/**

 * DataSourceHandler class

 * <p>

 * 将数据源与线程绑定，需要时根据线程获取

 *

 * @author zhenganwen, blog:zhenganwen.top

 * @date 2018/12/29

 */

public class DataSourceHandler {

    /**

     * 绑定的是read或write，表示使用读或写数据源

     */

    private static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();

    public static void setDataSource(String dataSource) {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"设置了数据源类型");

        holder.set(dataSource);

    }

    public static String getDataSource() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取了数据源类型");

        return holder.get();

    }

}

DataSourceHandler

  • DataSourceAspect

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

import org.aspectj.lang.annotation.Before;

import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;

import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.List;

import java.util.Set;

import static top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource.RoutingDataSourceImpl.METHOD_TYPE_MAP;

/**

 * DataSourceAspect class

 *

 * 配置切面，根据方法前缀设置读、写数据源

 * 项目启动时会加载该bean，并按照配置的切面（哪些切入点、如何增强）确定动态代理逻辑

 * @author zhenganwen,blog:zhenganwen.top

 * @date 2018/12/29

 */

@Component

//声明这是一个切面，这样Spring才会做相应的配置，否则只会当做简单的bean注入

@Aspect

@EnableAspectJAutoProxy

public class DataSourceAspect {

    /**

     * 配置切入点：DAO包下的所有类的所有方法

     */

    @Pointcut("execution(* top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.*.*(..))")

    public void aspect() {

    }

    /**

     * 配置前置增强，对象是aspect()方法上配置的切入点

     */

    @Before("aspect()")

    public void before(JoinPoint point) {

        String className = point.getTarget().getClass().getName();

        String invokedMethod = point.getSignature().getName();

        System.out.println("对 "+className+"$"+invokedMethod+" 做了前置增强，确定了要使用的数据源类型");

        Set<String> dataSourceType = METHOD_TYPE_MAP.keySet();

        for (String type : dataSourceType) {

            List<String> prefixList = METHOD_TYPE_MAP.get(type);

            for (String prefix : prefixList) {

                if (invokedMethod.startsWith(prefix)) {

                    DataSourceHandler.setDataSource(type);

                    System.out.println("数据源为："+type);

                    return;

                }

            }

        }

    }

}

DataSourceAspect

  • 测试读写分离

    • 如何测试读是从slave中读的呢？可以将写后复制到slave中的数据更改，再读该数据就知道是从slave中读了。==注意==，一但对slave做了写操作就要重新手动将slave与master同步一下，否则主从复制就会失效。
package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;

import org.junit.Test;

import org.junit.runner.RunWith;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;

import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;

import top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article;

import top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.ArticleMapper;

(SpringJUnit4ClassRunner.class)

@ContextConfiguration(locations = "classpath:spring-mybatis.xml")

public class RoutingDataSourceTest {

    ArticleMapper articleMapper;

    public void testRead() {

        System.out.println(articleMapper.findAll());

    }

    public void testAdd() {

        Article article = new Article(0, "我是新插入的文章", "测试是否能够写到master并且复制到slave中");

        articleMapper.add(article);

    }

    public void testDelete() {

        articleMapper.delete(2);

    }

}

测试读写分离

负载均衡

负载均衡算法

  • 轮询
  • 加权轮询：按照处理能力来加权
  • 负载分配：依据当前的空闲状态（但是测试每个节点的内存使用率、CPU利用率等，再做比较选出最闲的那个，效率太低）

高可用

  • 在服务器架构时，为了保证服务器7x24不宕机在线状态，需要为每台单点服务器（由一台服务器提供服务的服务器，如写服务器、数据库中间件）提供冗余机。
  • 对于写服务器来说，需要提供一台同样的写-冗余服务器，当写服务器健康时（写-冗余通过心跳检测），写-冗余作为一个从机的角色复制写服务器的内容与其做一个同步；当写服务器宕机时，写-冗余服务器便顶上来作为写服务器继续提供服务。对外界来说这个处理过程是透明的，即外界仅通过一个IP访问服务。

详细流程图

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