手记

系统优化怎么做-数据库优化

前言

目前大部分公司的数据库都是MySQL,虽然现在NoSQL数据库比如mongo, hbase越来越流行了,但传统的MySQL依然是业界用得最多。本文是以MySQL为例。


数据库

数据库是唯一在应用系统中的单点资源,对于数据库的资源的使用要特别小心。有如下几点注意点

  1. 数据库作为数据存储的地方,不应该把宝贵的资源用于数据的转换或统计操作,SQL中不使用一些字符转换等操作。

  2. 数据库连接资源宝贵,外围系统按需继续分配使用

  3. 数据库不怕高qps的小查询,但害怕慢查询,因此请消灭慢查询。

  4. 索引不是越多越好,维护索引资源也耗费数据库运算资源

  5. 数据库运算能力宝贵程度大于存储

  6. 如果是主从架构,主机器与从机器的网络带宽及稳定性要保证

  7. 不在数据库中存储图片、文件等大数据

  8. 禁止在线上做数据库压力测试

  9. 禁止从测试、开发环境直连线上数据库

  10. 不在业务高峰期批量更新、查询数据库

  11. 不在MySQL数据库中存放业务逻辑,写储存过程及触发器等

  12. 禁止在主库上执行后台管理和统计报表类的功能查询,都放到从库


硬件

  1. 磁盘

MySQL每秒钟都在进行大量、复杂的查询操作,对磁盘的读写量可想而知。所以,通常认为磁盘I/O是制约MySQL性能的最大因素之一,推荐使用RAID-0+1磁盘阵列。

  2.CPU

推荐使用至少4U以上的服务器来专门做数据库服务器,基本上是越多越好

  3.内存

服务器内存建议不要小于4GB。基本上是越大越好


系统配置

MySQL配置在my.conf,影响新能的几个关键配置属性

  • 使用INNODB存储引擎 5.5以后的默认引擘,支持事务,行级锁,更好的恢复性,高并发下性能更好,对多核,大内存,ssd等硬件支持更好。

  • 表字符集使用utf8mb4 使用utf8mb4字符集,如果是汉字,占3个字节,但ASCII码字符还是1个字节;统一,不会有转换产生乱码风险,并能解决符号表情乱码问题;

  • max_connections 最大连接(用户)数

  • innodb_log_file_size 在高写入负载尤其是大数据集的情况下很重要。这个值越大则性能相对越高,但是要注意到可能会增加恢复时间。设置为 64-512MB,根据服务器大小而异

  • Innodb_buffer_pool_pages_data 分配出去, 正在被使用页的数量

  • Innodb_buffer_pool_pages_total 缓冲区总共的页面数

  • Innodb_page_size 编译的InnoDB页大小(默认16KB)

调优参考计算方法:

val = Innodb_buffer_pool_pages_data / Innodb_buffer_pool_pages_total * 100%

val > 95% 则考虑增大 innodb_buffer_pool_size, 建议使用物理内存的75%

val < 95% 则考虑减小 innodb_buffer_pool_size, 建议设置为:Innodb_buffer_pool_pages_data * Innodb_page_size * 1.05 / (1024*1024*1024)


数据库表结构

表结构的设计目标除了满足业务以外,尽量减少代码实现上的联表查询操作,因此在设计上可以适当有一些冗余字段的设计,减少数据库IO次数。

现在很流行的ElasticSearch等大数据存储宽表的概念也是这种思想的体现

  1. 尽量避免使用分区表 MySQL的分区表实际性能不是很好。

  2. 拆分大字段和访问频率低的字段,分离冷热数据

  3. 采用合理的分库分表策略,推荐使用HASH进行分表,表名后缀使用十进制数,下标从0开始首次分表尽量多的分,避免二次分表,二次分表的难度和成本较高

  4. 单表字段数控制在20个以内

  5. 一条完整的建表语句中应包含必要的字段、主键、合理的索引(综合代码中所有的条件语句创建合理的索引,主键必须要有


索引设计

索引是一把双刃剑,它可以提高查询效率但也会降低插入和更新的速度并占用磁盘空间。

  1. 单张表中索引数量不超过5个

  2. 单个索引中的字段数不超过5个

  3. 对字符串使用前缀索引,前缀索引长度不超过10个字符;如果有一个CHAR(200)列,如果在前10个字符内,多数值是惟一的,那么就不要对整个列进行索引。对前10个字符进行索引能够节省大量索引空间,也可能会使查询更快

  4. 表必须有主键,不使用UUID、MD5、HASH作为主键,尽量不选择字符串列作为主键;主键建议选择自增id

  5. 创建复合索引时区分度较大的字段放在最前面;不在低区分度的字段上创建索引,如“性别”

  6. 避免冗余或重复索引

  7. 合理创建联合索引(避免冗余),index(a、b、c) 相当于index(a)、index(a、b)、index(a、、b、c)

  8. 索引不是越多越好,按实际需要进行创建

  9. 每个额外的索引都要占用额外的磁盘空间,并降低写操作的性能

  10. 不在索引列进行数学运算和函数运算;

  11. 尽量不要使用外键 外键用来保护参照完整性,可在业务端实现,对父表和子表的操作会相互影响,降低可用性;

  12. 不使用%前导的查询,如like“%xxx”,不使用反向查询,如not in / not like 无法使用索引,导致全表扫描 全表扫描导致buffer pool利用降低


字段设计

  1. 尽可能不要使用TEXT、BLOB类型。删除这种值会在数据表中留下很大的"空洞",可以考虑把BLOB或TEXT列分离到单独的表中

  2. 用DECIMAL代替FLOAT和DOUBLE存储精确浮点数。浮点数相对于定点数的优点是在长度一定的情况下,浮点数能够表示更大的数据范围;浮点数的缺点是会引起精度问题

  3. 将字符转化为数字

  4. 使用TINYINT来代替ENUM类型

  5. 字段长度尽量按实际需要进行分配,不要随意分配一个很大的容量 VARCHAR(N),N表示的是字符数不是字节数,比如VARCHAR(255),可以最大可存储255个汉字,需要根据实际的宽度来选择N。VARCHAR(N),N尽可能小,因为MySQL一个表中所有的VARCHAR字段最大长度是65535个字节,进行排序和创建临时表一类的内存操作时,会使用N的长度申请内存;

  6. 如果可能, 所有字段均定义为not null

  7. 使用UNSIGNED存储非负整数 同样的字节数,存储的数值范围更大。如tinyint有符号为-128-127,无符号为0-255

  8. 使用TIMESTAMP存储时间. 因为TIMESTAMP使用4字节,DATETIME使用8个字节,同时TIMESTAMP具有自动赋值以及自动更新的特性.

  9. 使用INT UNSIGNED存储IPV4

  10. 使用VARBINARY存储大小写敏感的变长字符串

  11. 禁止在数据库中存储明文密码


思考题

  1. 数据库有哪些高可用措施?

  2. 如果数据库挂了,怎么保证核心业务是可用的


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