面试MySQL数据库性能优化

Posted 刘旺學長

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面试MySQL数据库性能优化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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本期为之前分享内容
因最近跳槽季节 翻出来分享给各位

前言：
Q: 为什么面试问你MySQL优化的知识 总是没有特别特别足的底气回复？？

A: 因为你只是回答一些大而化之的调优原则,
比如: ”建立合理索引” (什么样的索引合理?)
“分表分库”(用什么策略分表分库?)
“主从分离”(用什么中间件?)
并没有 从细化到定量的层面 去分析.
如qps提高了%N? 有没有减少文件排序?
语句的扫描行数减少了多少?
ps:QPS一般指每秒查询率。每秒查询率（QPS，Queries-per-second）
没有大量的数据供测试,一般在学习环境中,只是手工添加几百上万条数据, 数据量小,看不出语句之间的明确区别.

Q: 如何提高MySQL的性能?
A: 需要优化,则说明效率不够理想.
因此我们 首先要做的,不是优化, 而是--- 诊断.
治病的前提,是诊病,找出瓶颈所在.
CPU,内存,IO?  峰值,单条语句?


5 Minutes to Mysql:
PART 1 MySQL性能优化

学长五分钟带你走进数据库高端操作
首先在优化性能之前，我们需要懂得了解一些关于 数据库 索引 内容 /需要了解索引是什么，怎么去使用，有啥子 原则规范等内容 ...如果你还不懂索引，就暂时先去翻翻 新华字典 。 不仅近会告诉你啥叫“索引”还能让你体验一番。
【面试】MySQL数据库性能优化

索引的设计原则

  1. 创建索引的列并不一定是select操作中要查询的列，最适合做索引的列是出现在where子句中经常用作筛选条件或连表子句中作为表连接条件的列。

  2. 具有唯一性的列，索引效果好；

    重复值较多的列，索引效果差。

  3. 如果为字符串类型创建索引，最好指定一个前缀长度，创建短索引。

    短索引可以减少磁盘I/O而且在做比较时性能也更好，更重要的是MySQL底层的高速索引缓存能够缓存更多的键值。

  4. 创建一个包含N列的复合索引（多列索引）时，相当于是创建了N个索引，此时应该利用最左前缀进行匹配。

  5. 不要过度使用索引。

    索引并不是越多越好，索引需要占用额外的存储空间而且会影响写操作的性能（插入、删除、更新数据时索引也需要更新）。

    mysql在生成执行计划时，要考虑各个索引的使用，这个也是需要耗费时间的。

  6. 要注意可能使索引失效的场景，例如：

    模糊查询使用了前置通配符、使用负向条件进行查询等。

使用过程

过程，通常也称之为 存储过程 ，它是事先编译好存储在数据库中的一组SQL的集合。调用存储过程可以 简化应用程序开发人员的工作 ，减少与数据库服务器之间的通信，对于提升数据操作的性能是有帮助的/

数据分区

MySQL支持做数据分区 ，通过分区可以存储更多的数据、优化查询，获得更大的吞吐量并快速删除过期的数据。关于这个知识点建议大家看看MySQL的官方文档。数据分区有以下几种类型：
RANGE分区： 基于连续区间范围 ，把数据分配到不同的分区。 
    
      
      
    

     
       
       
     CREATE TABLE tb_emp (
     
       
       
      eno INT NOT NULL,
     
       
       
      ename VARCHAR(20) NOT NULL,
     
       
       
      job VARCHAR(10) NOT NULL,
     
       
       
      hiredate DATE NOT NULL,
     
       
       
      dno INT NOT NULL)
     
       
       
     PARTITION BY RANGE( YEAR(hiredate) ) (
     
       
       
      PARTITION p0 VALUES LESS THAN (1960),
     
       
       
      PARTITION p1 VALUES LESS THAN (1970),
     
       
       
      PARTITION p2 VALUES LESS THAN (1980),
     
       
       
      PARTITION p3 VALUES LESS THAN (1990),
     
       
       
      PARTITION p4 VALUES LESS THAN MAXVALUE
     
       
       
     );
LIST分区：基于枚举值的范围，把数据分配到不同的分区。

HASH分区 / KEY分区：基于分区个数，把数据分配到不同的分区。 
   
     
     
   

    
      
      
    CREATE TABLE tb_emp (
 eno INT NOT NULL,
 ename VARCHAR(20) NOT NULL,
 job VARCHAR(10) NOT NULL,
 hiredate DATE NOT NULL,
 dno INT NOT NULL)
PARTITION BY HASH(dno)
PARTITIONS 4;

SQL优化-查找问题

  1. 定位低效率的SQL语句 - 慢查询日志。
    2. 查看慢查询日志相关配置 
    mysql> show variables like 'slow_query%';
    修改全局慢查询日志配置。 
    mysql> set global slow_query_log='ON';mysql> set global long_query_time=1;
    或者直接修改MySQL配置文件启用慢查询日志。 
    [mysqld]slow_query_log=ONslow_query_log_file=/usr/local/mysql/data/slow.loglong_query_time=1
  2. 通过explain了解SQL的执行计划。例如： 
         
       
       
     
    
      
        
        
      explain select ename, job, sal from tb_emp where dno=20\G*************************** 1. row ***************************
     id: 1
     select_type: SIMPLE
     table: tb_emp
     type: ref
    possible_keys: fk_emp_dno
     key: fk_emp_dno
     key_len: 5
     ref: const
     rows: 7
     Extra: NULL1 row in set (0.00 sec)
    3. select_type ：
    查询类型（SIMPLE - 简单查询、PRIMARY - 主查询、UNION - 并集、SUBQUERY - 子查询）。
    table：
    输出结果集的表。
    type：
    访问类型（ALL - 全表查询性能最差、index、range、ref、eq_ref、const、NULL）。
    possible_keys：
    查询时可能用到的索引。
    key：
    实际使用的索引。
    key_len：
    索引字段的长度。
    rows：
    扫描的行数，行数越少肯定性能越好。
    extra：
    额外信息。
    通过show profiles和show profile for query分析SQL。
    MySQL从5.0.37开始支持剖面系统来帮助用户了解SQL执行性能的细节，可以通过下面的方式来查看MySQL是否支持和开启了剖面系统。 
    select @@have_profiling;select @@profiling;
    如果没有开启剖面系统，可以通过下面的SQL来打开它。 
         
       
       
     
    
      
        
        
      
       
       
    •  
      
    
      
        
        
      
    set profiling=1;
    接下来就可以通过剖面系统来了解SQL的执行性能，例如： 
    mysql> select count(*) from tb_emp;mysql> show profiles;mysql> show profile for query 1;
  3. 优化CRUD操作。
    • USE INDEX：
      建议MySQL使用指定的索引。
    • IGNORE INDEX：
      建议MySQL忽略掉指定的索引。
    • FORCE INDEX：
      强制MySQL使用指定的索引。
    分页查询时， 一个比较头疼的事情是如同limit 1000, 20 ，此时MySQL已经排序出前1020条记录但是仅仅返回第1001到1020条记录，前1000条实际都用不上，查询和排序的代价非常高。一种常见的优化思路是在索引上完成排序和分页的操作，然后根据返回的结果做表连接操作来得到最终的结果， 这样可以避免出现全表查询，也避免了外部排序。 
    select * from tb_emp order by ename limit 1000, 20;select * from tb_emp t1 inner join (select eno from tb_emp order by ename limit 1000, 20) t2 on t1.eno=t2.eno;
    上面的代码中，第2行SQL是优于第1行SQL的，当然我们的前提是已经在ename字段上创建了索引。
    • 如果条件之间是 or 关系，则只有在所有条件都用到索引的情况下索引才会生效。
    • MySQL从4.1开始支持嵌套查询（ 子查询 ），这使得可以将一个查询的结果当做另一个查询的一部分来使用。
      在某些情况下，子查询可以被更有效率的连接查询取代，因为在连接查询时MySQL不需要在内存中创建临时表来完成这个逻辑上需要多个步骤才能完成的查询。
    • 在使用 group by 子句分组时，如果希望避免排序带来的开销，可以用 order by null 禁用排序。
    • 如果 where 子句的条件和 order by 子句的条件相同，而且排序的顺序与索引的顺序相同，如果还同时满足排序字段都是升序或者降序，那么只靠索引就能完成排序。
    • 在 insert 语句后面跟上多组值进行插入在性能上优于分开 insert 。
    • 如果有多个连接向同一个表插入数据，使用 insert delayed 可以获得更好的性能。
    • 如果要从一个文本文件装载数据到表时，使用 load data infile 比 insert 性能好得多。
    • 优化 insert 语句
    • 优化 order by 语句
    • 优化 group by 语句
    • 优化 嵌套查询
    • 优化or条件
    • 优化分页查询
    • 使用SQL提示

配置优化

可以使用下面的命令来查看MySQL服务器配置参数的默认值。 
    
      
      
    

     
       
       
     show variables;
     
       
       
     show variables like 'key_%';
     
       
       
     show variables like '%cache%';
     
       
       
     show variables like 'innodb_buffer_pool_size';
通过下面的命令可以了解MySQL服务器运行状态值。 
    
      
      
    

     
       
       
     show status;
     
       
       
     show status like 'com_%';
     
       
       
     show status like 'innodb_%';
     
       
       
     show status like 'connections';
     
       
       
     show status like 'slow_queries';
调整max_connections：
MySQL最大连接数量，默认151。
在Linux系统上，如果内存足够且不考虑用户等待响应时间这些问题，MySQL理论上可以支持到万级连接，但是通常情况下，这个值建议控制在1000以内。
调整back_log：
TCP连接的积压请求队列大小，通常是max_connections的五分之一，最大不能超过900。
调整table_open_cache：
这个值应该设置为max_connections的N倍，其中N代表每个连接在查询时打开的表的最大个数。
调整innodb_lock_wait_timeout：
该参数可以控制InnoDB事务等待行锁的时间，默认值是50ms，对于反馈响应要求较高的应用，可以将这个值调小避免事务长时间挂起；
对于后台任务，可以将这个值调大来避免发生大的回滚操作。
调整innodb_buffer_pool_size：
InnoDB数据和索引的内存缓冲区大小，以字节为单位，这个值设置得越高，访问表数据需要进行的磁盘I/O操作就越少，如果可能甚至可以将该值设置为物理内存大小的80%。

架构优化

  1. 通过拆分提高表的访问效率。
    • 垂直拆分
    • 水平拆分
  2. 逆范式理论。数据表设计的规范程度称之为范式（Normal Form），要提升表的规范程度通常需要将大表拆分为更小的表，范式级别越高数据冗余越小，而且在插入、删除、更新数据时出问题的可能性会大幅度降低，但是节省了空间就意味着查询数据时可能花费更多的时间，原来的单表查询可能会变成连表查询。为此，项目实践中我们通常会进行逆范式操作，故意降低范式级别增加冗余来减少查询的时间开销。
    • 1NF：
      列不能再拆分
    • 2NF：
      所有的属性都依赖于主键
    • 3NF：
      所有的属性都直接依赖于主键（消除传递依赖）
    • BCNF：
      消除非平凡多值依赖
  3. 使用中间表提高统计查询速度。
    使用 insert into 中间表 select ... where ... 这样的语句先将需要的数据筛选出来放到中间表中，然后再对中间表进行统计，避免不必要的运算和处理。
  4. 主从复制和读写分离，具体内容请参考网络。后期学长也搞一遍分享出来。
  5. 配置MySQL集群。

说明：本章内容参考了网易出品的《深入浅出MySQL》一书，该书和《高性能MySQL》一样，都对MySQL进行了深入细致的讲解，虽然总体感觉后者更加高屋建瓴，但是前者也算得上是提升MySQL技能的佳作（作者的文字功底稍显粗糙，深度也不及后者），建议有兴趣的读者可以阅读这两本书。



看到这里的同学有福啦，学长分享一波宝藏收藏资源
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【面试】MySQL数据库性能优化

好！回归每周的闲言碎语！


Pandas系列文章

关于数据分析的内容 如上见

以上是关于面试MySQL数据库性能优化的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

面试MySQL数据库性能优化

MySQL 性能优化的 9 种姿势，面试再也不怕了！

Mysql 性能优化真实案例（面试可用）

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