史上最全SQL優(yōu)化方案
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作者：慘綠少年
https://www.cnblogs.com/clsn/p/8214048.html
在進行MySQL的優(yōu)化之前，必須要了解的就是MySQL的查詢過程，很多查詢優(yōu)化工作實際上就是遵循一些原則，讓MySQL的優(yōu)化器能夠按照預想的合理方式運行而已。
圖-MySQL查詢過程
優(yōu)化的哲學
?注：優(yōu)化有風險，涉足需謹慎
優(yōu)化不總是對一個單純的環(huán)境進行，還很可能是一個復雜的已投產(chǎn)的系統(tǒng)；
優(yōu)化手段本來就有很大的風險，只不過你沒能力意識到和預見到；
任何的技術可以解決一個問題，但必然存在帶來一個問題的風險；
對于優(yōu)化來說解決問題而帶來的問題，控制在可接受的范圍內(nèi)才是有成果；
保持現(xiàn)狀或出現(xiàn)更差的情況都是失??！
穩(wěn)定性和業(yè)務可持續(xù)性，通常比性能更重要；
優(yōu)化不可避免涉及到變更，變更就有風險；
優(yōu)化使性能變好，維持和變差是等概率事件；
切記優(yōu)化，應該是各部門協(xié)同，共同參與的工作，任何單一部門都不能對數(shù)據(jù)庫進行優(yōu)化！
所以優(yōu)化工作，是由業(yè)務需要驅(qū)使的！
在進行數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時，應由數(shù)據(jù)庫管理員、業(yè)務部門代表、應用程序架構(gòu)師、應用程序設計人員、應用程序開發(fā)人員、硬件及系統(tǒng)管理員、存儲管理員等，業(yè)務相關人員共同參與。?
優(yōu)化思路
?在數(shù)據(jù)庫優(yōu)化上有兩個主要方面：即安全與性能。
安全->數(shù)據(jù)可持續(xù)性；
性能->數(shù)據(jù)的高性能訪問。
存儲、主機和操作系統(tǒng)方面：
主機架構(gòu)穩(wěn)定性；
I/O規(guī)劃及配置；
Swap交換分區(qū)；
OS內(nèi)核參數(shù)和網(wǎng)絡問題。
應用程序方面：
應用程序穩(wěn)定性；
SQL語句性能；
串行訪問資源；
性能欠佳會話管理；
這個應用適不適合用MySQL。
數(shù)據(jù)庫優(yōu)化方面：
內(nèi)存；
數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（物理&邏輯）；
實例配置。
說明：不管是設計系統(tǒng)、定位問題還是優(yōu)化，都可以按照這個順序執(zhí)行。
數(shù)據(jù)庫優(yōu)化維度有四個：
硬件、系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、SQL及索引。
優(yōu)化選擇：
優(yōu)化成本：硬件>系統(tǒng)配置>數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)>SQL及索引。
優(yōu)化效果：硬件<系統(tǒng)配置<數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)
優(yōu)化工具有啥？
?檢查問題常用工具：
1）MySQL
2）msyqladmin：MySQL客戶端，可進行管理操作
3）mysqlshow：功能強大的查看shell命令
4）show [SESSION | GLOBAL] variables：查看數(shù)據(jù)庫參數(shù)信息
5）SHOW [SESSION | GLOBAL] STATUS：查看數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)信息
6）information_schema：獲取元數(shù)據(jù)的方法
7）SHOW ENGINE INNODB STATUS：Innodb引擎的所有狀態(tài)
8）SHOW PROCESSLIST：查看當前所有連接session狀態(tài)
9）explain：獲取查詢語句的執(zhí)行計劃
10）show index：查看表的索引信息
11）slow-log：記錄慢查詢語句
12）mysqldumpslow：分析slowlog文件的
不常用但好用的工具：
1）Zabbix：監(jiān)控主機、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫（部署zabbix監(jiān)控平臺）
2）pt-query-digest：分析慢日志
3）MySQL slap：分析慢日志
4）sysbench：壓力測試工具
5）MySQL profiling：統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫整體狀態(tài)工具? ??
6）Performance Schema：MySQL性能狀態(tài)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)
7）workbench：管理、備份、監(jiān)控、分析、優(yōu)化工具（比較費資源）
關于Zabbix參考：
http://www.cnblogs.com/clsn/p/7885990.html
一般應急調(diào)優(yōu)的思路：針對突然的業(yè)務辦理卡頓，無法進行正常的業(yè)務處理，需要立馬解決的場景。
1）show processlist；
2）explain ?select id ,name from stu where name='clsn'; # ALL ?id name age ?sex；
select id,name from stu ?where id=2-1 函數(shù) 結(jié)果集>30；show index from table；
3）通過執(zhí)行計劃判斷，索引問題（有沒有、合不合理）或者語句本身問題；
4）show status? like '%lock%';? ? # 查詢鎖狀態(tài)
kill SESSION_ID;? ?# 殺掉有問題的session。
常規(guī)調(diào)優(yōu)思路：針對業(yè)務周期性的卡頓，例如在每天10-11點業(yè)務特別慢，但是還能夠使用，過了這段時間就好了。
1）查看slowlog，分析slowlog，分析出查詢慢的語句；
2）按照一定優(yōu)先級，一個一個排查所有慢語句；
3）分析top SQL，進行explain調(diào)試，查看語句執(zhí)行時間；
4）調(diào)整索引或語句本身。
Cpu方面：
內(nèi)存：
IO設備（磁盤、網(wǎng)絡）：
vmstat命令說明：
1）Procs：r顯示有多少進程正在等待CPU時間。b顯示處于不可中斷的休眠的進程數(shù)量。在等待I/O。
2）Memory：swpd顯示被交換到磁盤的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。未被使用的數(shù)據(jù)塊，用戶緩沖數(shù)據(jù)塊，用于操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。
3）Swap：操作系統(tǒng)每秒從磁盤上交換到內(nèi)存和從內(nèi)存交換到磁盤的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。s1和s0最好是0。
4）Io：每秒從設備中讀入b1的寫入到設備b0的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。反映了磁盤I/O。
5）System：顯示了每秒發(fā)生中斷的數(shù)量（in）和上下文交換（cs）的數(shù)量。
6）Cpu：顯示用于運行用戶代碼，系統(tǒng)代碼，空閑，等待I/O的Cpu時間。
iostat命令說明：
實例命令：iostat -dk 1 5
? ?iostat -d -k -x 5 （查看設備使用率（%util）和響應時間（await））
1）tps：該設備每秒的傳輸次數(shù)。“一次傳輸”意思是“一次I/O請求”。多個邏輯請求可能會被合并為“一次I/O請求”。
2）iops ：硬件出廠的時候，廠家定義的一個每秒最大的IO次數(shù)
3）"一次傳輸"請求的大小是未知的。
4）kB_read/s：每秒從設備（drive expressed）讀取的數(shù)據(jù)量；
5）KB_wrtn/s：每秒向設備（drive expressed）寫入的數(shù)據(jù)量；
6）kB_read：讀取的總數(shù)據(jù)量；
7）kB_wrtn：寫入的總數(shù)量數(shù)據(jù)量；這些單位都為Kilobytes。
你認為到底負載高好，還是低好呢？在實際的生產(chǎn)中，一般認為Cpu只要不超過90%都沒什么問題。
當然不排除下面這些特殊情況：
Cpu負載高，IO負載低：
1）內(nèi)存不夠；
2）磁盤性能差；
3）SQL問題--->去數(shù)據(jù)庫層，進一步排查SQL 問題；
4）IO出問題了（磁盤到臨界了、raid設計不好、raid降級、鎖、在單位時間內(nèi)tps過高）；
5）tps過高：大量的小數(shù)據(jù)IO、大量的全表掃描。
IO負載高，Cpu負載低：
1）大量小的IO寫操作：
autocommit，產(chǎn)生大量小IO；IO/PS，磁盤的一個定值，硬件出廠的時候，廠家定義的一個每秒最大的IO次數(shù)。
2）大量大的IO 寫操作：SQL問題的幾率比較大
IO和cpu負載都很高：
基礎優(yōu)化
?定位問題點吮吸：硬件-->系統(tǒng)-->應用-->數(shù)據(jù)庫-->架構(gòu)（高可用、讀寫分離、分庫分表）。
處理方向：明確優(yōu)化目標、性能和安全的折中、防患未然。
主機方面：
根據(jù)數(shù)據(jù)庫類型，主機CPU選擇、內(nèi)存容量選擇、磁盤選擇：
1）平衡內(nèi)存和磁盤資源；
2）隨機的I/O和順序的I/O；
3）主機 RAID卡的BBU（Battery Backup Unit）關閉。
CPU的選擇：
CPU的兩個關鍵因素：核數(shù)、主頻
根據(jù)不同的業(yè)務類型進行選擇：
1）CPU密集型：計算比較多，OLTP - 主頻很高的cpu、核數(shù)還要多
2）IO密集型：查詢比較，OLAP - 核數(shù)要多，主頻不一定高的
內(nèi)存的選擇：
OLAP類型數(shù)據(jù)庫，需要更多內(nèi)存，和數(shù)據(jù)獲取量級有關。
OLTP類型數(shù)據(jù)一般內(nèi)存是Cpu核心數(shù)量的2倍到4倍，沒有最佳實踐。
存儲方面：
1）根據(jù)存儲數(shù)據(jù)種類的不同，選擇不同的存儲設備；
2）配置合理的RAID級別（raid5、raid10、熱備盤）；
3）對與操作系統(tǒng)來講，不需要太特殊的選擇，最好做好冗余（raid1）（ssd、sas、sata）。
4）raid卡：
? ? ? ?主機raid卡選擇：
? ? ? ? ? ?實現(xiàn)操作系統(tǒng)磁盤的冗余（raid1）；
? ? ? ? ? ?平衡內(nèi)存和磁盤資源；
? ? ? ? ? ?隨機的I/O和順序的I/O；
? ? ? ? ? ?主機raid卡的BBU（Battery Backup Unit）要關閉。
網(wǎng)絡設備方面：
注意：以上這些規(guī)劃應該在初始設計系統(tǒng)時就應該考慮好。
1）物理狀態(tài)燈
2）自帶管理設備：遠程控制卡（FENCE設備：ipmi ilo idarc）、開關機、硬件監(jiān)控。
3）第三方的監(jiān)控軟件、設備（snmp、agent）對物理設施進行監(jiān)控。
4）存儲設備：自帶的監(jiān)控平臺。EMC2（hp收購了）、 日立（hds）、IBM低端OEM hds、高端存儲是自己技術，華為存儲。
Cpu：
內(nèi)存：
SWAP：
MySQL盡量避免使用swap。
阿里云的服務器中默認swap為0。
IO ：
raid、no lvm、ext4或xfs、ssd、IO調(diào)度策略。
Swap調(diào)整(不使用swap分區(qū))
/proc/sys/vm/swappiness的內(nèi)容改成0（臨時），/etc/sysctl. conf上添加vm.swappiness=0（永久）
這個參數(shù)決定了Linux是傾向于使用swap，還是傾向于釋放文件系統(tǒng)cache。在內(nèi)存緊張的情況下，數(shù)值越低越傾向于釋放文件系統(tǒng)cache。
當然，這個參數(shù)只能減少使用swap的概率，并不能避免Linux使用swap。
修改MySQL的配置參數(shù)innodb_flush_ method，開啟O_DIRECT模式：
這種情況下，InnoDB的buffer pool會直接繞過文件系統(tǒng)cache來訪問磁盤，但是redo log依舊會使用文件系統(tǒng)cache。
值得注意的是，Redo log是覆寫模式的，即使使用了文件系統(tǒng)的cache，也不會占用太多。
IO調(diào)度策略：
#echo deadline>/sys/block/sda/queue/scheduler? ?臨時修改為deadline
永久修改
vi /boot/grub/grub.conf
更改到如下內(nèi)容:
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet
Linux系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化：
vim/etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535：# 用戶端口范圍
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096?
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30?
fs.file-max=65535：# 系統(tǒng)最大文件句柄，控制的是能打開文件最大數(shù)量??
用戶限制參數(shù)（MySQL可以不設置以下配置）：
vim/etc/security/limits.conf?
* soft nproc 65535
* hard nproc 65535
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535
業(yè)務應用和數(shù)據(jù)庫應用獨立；
防火墻：iptables、selinux等其他無用服務（關閉）：
? ?chkconfig --level 23456 acpid off
? ? chkconfig --level 23456 anacron off
? ? chkconfig --level 23456 autofs off
? ? chkconfig --level 23456 avahi-daemon off
? ? chkconfig --level 23456 bluetooth off
? ? chkconfig --level 23456 cups off
? ? chkconfig --level 23456 firstboot off
? ? chkconfig --level 23456 haldaemon off
? ? chkconfig --level 23456 hplip off
? ? chkconfig --level 23456 ip6tables off
? ? chkconfig --level 23456 iptables? off
? ? chkconfig --level 23456 isdn off
? ? chkconfig --level 23456 pcscd off
? ? chkconfig --level 23456 sendmail? off
? ? chkconfig --level 23456 yum-updatesd? off
安裝圖形界面的服務器不要啟動圖形界面runlevel 3。?
另外，思考將來我們的業(yè)務是否真的需要MySQL，還是使用其他種類的數(shù)據(jù)庫。用數(shù)據(jù)庫的最高境界就是不用數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)庫優(yōu)化
SQL優(yōu)化方向：執(zhí)行計劃、索引、SQL改寫。
架構(gòu)優(yōu)化方向：高可用架構(gòu)、高性能架構(gòu)、分庫分表。
調(diào)整
實例整體（高級優(yōu)化，擴展）：
thread_concurrency：# 并發(fā)線程數(shù)量個數(shù)
sort_buffer_size：# 排序緩存
read_buffer_size：# 順序讀取緩存
read_rnd_buffer_size：# 隨機讀取緩存
key_buffer_size：# 索引緩存
thread_cache_size：# (1G—>8, 2G—>16, 3G—>32, >3G—>64)
連接層（基礎優(yōu)化）
設置合理的連接客戶和連接方式：
max_connections? ? ? ? ? ?# 最大連接數(shù)，看交易筆數(shù)設置? ??
max_connect_errors? ? ? ? # 最大錯誤連接數(shù)，能大則大
connect_timeout? ? ? ? ? ?# 連接超時
max_user_connections? ? ? # 最大用戶連接數(shù)
skip-name-resolve? ? ? ? ?# 跳過域名解析
wait_timeout? ? ? ? ? ? ? # 等待超時
back_log? ? ? ? ? ? ? ? ? # 可以在堆棧中的連接數(shù)量
SQL層（基礎優(yōu)化）
query_cache_size：查詢緩存? >>>? OLAP類型數(shù)據(jù)庫,需要重點加大此內(nèi)存緩存，但是一般不會超過GB。
對于經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù)，緩存會立馬失效。
我們可以實用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫（redis、memecache），替代他的功能。
default-storage-engine
innodb_buffer_pool_size ?? ? ?# 沒有固定大小，50%測試值，看看情況再微調(diào)。但是盡量設置不要超過物理內(nèi)存70%
innodb_file_per_table=(1,0)
innodb_flush_log_at_trx_commit=(0,1,2) # 1是最安全的，0是性能最高，2折中
binlog_sync
Innodb_flush_method=(O_DIRECT, fdatasync)
innodb_log_buffer_size? ? ? ? ? ?# 100M以下
innodb_log_file_size? ? ? ? ? ? ? ?# 100M 以下
innodb_log_files_in_group? ? ? ?# 5個成員以下,一般2-3個夠用（iblogfile0-N）
innodb_max_dirty_pages_pct ??# 達到百分之75的時候刷寫 內(nèi)存臟頁到磁盤。
log_bin
max_binlog_cache_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 可以不設置
max_binlog_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 可以不設置
innodb_additional_mem_pool_size ?? ?#小于2G內(nèi)存的機器，推薦值是20M。32G內(nèi)存以上100M