MySQL Performance Schema详解

Posted 2022-03-15

Dvomu

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MySQL的performance schema 用于监控MySQL server在一个较低级别的运行过程中的资源消耗、资源等待等情况。

1 performance schema特点

1. 提供了一种在数据库运行时实时检查server的内部执行情况的方法。performance_schema 数据库中的表使用performance_schema存储引擎。该数据库主要关注数据库运行过程中的性能相关的数据，与information_schema不同，information_schema主要关注server运行过程中的元数据信息;
2. performance_schema通过监视server的事件来实现监视server内部运行情况，“事件”就是server内部活动中所做的任何事情以及对应的时间消耗，利用这些信息来判断server中的相关资源消耗在了哪里？一般来说，事件可以是函数调用、操作系统的等待、SQL语句执行的阶段（如sql语句执行过程中的parsing 或 sorting阶段）或者整个SQL语句与SQL语句集合。事件的采集可以方便的提供server中的相关存储引擎对磁盘文件、表I/O、表锁等资源的同步调用信息;
3. performance_schema中的事件与写入二进制日志中的事件（描述数据修改的events）、事件计划调度程序（这是一种存储程序）的事件不同。performance_schema中的事件记录的是server执行某些活动对某些资源的消耗、耗时、这些活动执行的次数等情况;
4. performance_schema中的事件只记录在本地server的performance_schema中，其下的这些表中数据发生变化时不会被写入binlog中，也不会通过复制机制被复制到其他server中;
5. performance_schema的表中的数据不会持久化存储在磁盘中，而是保存在内存中，一旦服务器重启，这些数据会丢失（包括配置表在内的整个performance_schema下的所有数据）;
6. 当前活跃事件、历史事件和事件摘要相关的表中记录的信息。能提供某个事件的执行次数、使用时长。进而可用于分析某个特定线程、特定对象（如mutex或file）相关联的活动;
7. performance_schema存储引擎使用server源代码中的“检测点”来实现事件数据的收集。对于performance_schema实现机制本身的代码没有相关的单独线程来检测，这与其他功能（如复制或事件计划程序）不同;
8. 收集的事件数据存储在performance_schema数据库的表中。这些表可以使用SELECT语句查询，也可以使用SQL语句更新performance_schema数据库中的表记录（如动态修改performance_schema的setup_*开头的几个配置表，但要注意：配置表的更改会立即生效，这会影响数据收集）;
9. MySQL支持的所有平台中事件监控功能都可用，但不同平台中用于统计事件时间开销的计时器类型可能会有所差异。

2 performance schema开启与关闭

在mysql的5.7版本中，性能模式是默认开启的，如果想要显式的关闭的话需要修改配置文件，不能直接进行修改，会报错Variable \'performance_schema\' is a read only variable。

--查看performance_schema的属性
mysql> SHOW VARIABLES LIKE \'performance_schema\';
+--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| performance_schema | ON    |
+--------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

--在配置文件中修改performance_schema的属性值，on表示开启，off表示关闭
[mysqld]
performance_schema=ON

--切换数据库
use performance_schema;

--查看当前数据库下的所有表,会看到有很多表存储着相关的信息
show tables;

--可以通过`show create table tablename`来查看创建表的时候的表结构
mysql> show create table setup_consumers;
+-----------------+---------------------------------
| Table           | Create Table                    
+-----------------+---------------------------------
| setup_consumers | CREATE TABLE `setup_consumers` (
  `NAME` varchar(64) NOT NULL,                      
  `ENABLED` enum(\'YES\',\'NO\') NOT NULL               
) ENGINE=PERFORMANCE_SCHEMA DEFAULT CHARSET=utf8 |  
+-----------------+---------------------------------
1 row in set (0.00 sec) 

3 performance_schema表的分类

performance_schema库下的表可以按照监视不同的纬度就行分组。

--语句事件记录表，这些表记录了语句事件信息，当前语句事件表events_statements_current、历史语句事件表events_statements_history和长语句历史事件表events_statements_history_long、以及聚合后的摘要表summary，其中，summary表还可以根据帐号(account)，主机(host)，程序(program)，线程(thread)，用户(user)和全局(global)再进行细分)
show tables like \'%statement%\';

--等待事件记录表，与语句事件类型的相关记录表类似：
show tables like \'%wait%\';

--阶段事件记录表，记录语句执行的阶段事件的表
show tables like \'%stage%\';

--事务事件记录表，记录事务相关的事件的表
show tables like \'%transaction%\';

--监控文件系统层调用的表
show tables like \'%file%\';

--监视内存使用的表
show tables like \'%memory%\';

--动态对performance_schema进行配置的配置表
show tables like \'%setup%\';

4 performance_schema的配置与使用

数据库刚刚初始化并启动时，并非所有instruments(事件采集项，在采集项的配置表中每一项都有一个开关字段，或为YES，或为NO)和consumers(与采集项类似，也有一个对应的事件类型保存表配置项，为YES就表示对应的表保存性能数据，为NO就表示对应的表不保存性能数据)都启用了，所以默认不会收集所有的事件，可能你需要检测的事件并没有打开，需要进行设置，可以使用如下两个语句打开对应的instruments和consumers（行计数可能会因MySQL版本而异)。

--打开等待事件的采集器配置项开关，需要修改setup_instruments配置表中对应的采集器配置项
UPDATE setup_instruments 
SET ENABLED = \'YES\',
TIMED = \'YES\' 
WHERE
	NAME LIKE \'wait%\';

--打开等待事件的保存表配置开关，修改setup_consumers配置表中对应的配置项
UPDATE setup_consumers 
SET ENABLED = \'YES\' 
WHERE
	NAME LIKE \'%wait%\';

--当配置完成之后可以查看当前server正在做什么，可以通过查询events_waits_current表来得知，该表中每个线程只包含一行数据，用于显示每个线程的最新监视事件
SELECT
	* 
FROM
	events_waits_current \\G
	
*************************** 1. row ***************************
            THREAD_ID: 11
             EVENT_ID: 570
         END_EVENT_ID: 570
           EVENT_NAME: wait/synch/mutex/innodb/buf_dblwr_mutex
               SOURCE: 
          TIMER_START: 4508505105239280
            TIMER_END: 4508505105270160
           TIMER_WAIT: 30880
                SPINS: NULL
        OBJECT_SCHEMA: NULL
          OBJECT_NAME: NULL
           INDEX_NAME: NULL
          OBJECT_TYPE: NULL
OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 67918392
     NESTING_EVENT_ID: NULL
   NESTING_EVENT_TYPE: NULL
            OPERATION: lock
      NUMBER_OF_BYTES: NULL
                FLAGS: NULL
--该信息表示线程id为11的线程正在等待buf_dblwr_mutex锁，等待事件为30880
--属性说明：
--	id:事件来自哪个线程，事件编号是多少
--	event_name:表示检测到的具体的内容
--	source:表示这个检测代码在哪个源文件中以及行号
--	timer_start:表示该事件的开始时间
--	timer_end:表示该事件的结束时间
--	timer_wait:表示该事件总的花费时间
--**注意**：_current表中每个线程只保留一条记录，一旦线程完成工作，该表中不会再记录该线程的事件信息

--_history表中记录每个线程应该执行完成的事件信息，但每个线程的事件信息只会记录10条，再多就会被覆盖，*_history_long表中记录所有线程的事件信息，但总记录数量是10000，超过就会被覆盖掉
SELECT
	thread_id,
	event_id,
	event_name,
	timer_wait 
FROM
	events_waits_history 
ORDER BY
	thread_id 
	LIMIT 21;

--summary表提供所有事件的汇总信息，该组中的表以不同的方式汇总事件数据（如：按用户，按主机，按线程等等）。例如：要查看哪些instruments占用最多的时间，可以通过对`events_waits_summary_global_by_event_name`表的COUNT_STAR或SUM_TIMER_WAIT列进行查询（这两列是对事件的记录数执行`COUNT（*）`、事件记录的TIMER_WAIT列执行SUM（TIMER_WAIT）统计而来）
SELECT
	EVENT_NAME,
	COUNT_STAR 
FROM
	events_waits_summary_global_by_event_name 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC 
	LIMIT 10;

--instance表记录了哪些类型的对象会被检测。这些对象在被server使用时，在该表中将会产生一条事件记录，例如，file_instances表列出了文件I/O操作及其关联文件名
SELECT
	* 
FROM
	file_instances 
	LIMIT 20;

5 常用配置项的参数说明

启动选项

--是否在mysql server启动时就开启events_statements_current表的记录功能(该表记录当前的语句事件信息)，启动之后也可以在setup_consumers表中使用UPDATE语句进行动态更新setup_consumers配置表中的events_statements_current配置项，默认值为TRUE
performance_schema_consumer_events_statements_current=TRUE

--与`performance_schema_consumer_events_statements_current`选项类似，但该选项是用于配置是否记录语句事件短历史信息，默认为TRUE
performance_schema_consumer_events_statements_history=TRUE

--与`performance_schema_consumer_events_statements_current`选项类似，但该选项是用于配置是否记录语句事件长历史信息，默认为FALSE
--除了statement(语句)事件之外，还支持：wait(等待)事件、state(阶段)事件、transaction(事务)事件，他们与statement事件一样都有三个启动项分别进行配置，但这些等待事件默认未启用，如果需要在MySQL Server启动时一同启动，则通常需要写进my.cnf配置文件中
performance_schema_consumer_events_stages_history_long=FALSE

--是否在MySQL Server启动时就开启全局表（如：mutex_instances、rwlock_instances、cond_instances、file_instances、users、hostsaccounts、socket_summary_by_event_name、file_summary_by_instance等大部分的全局对象计数统计和事件汇总统计信息表 ）的记录功能，启动之后也可以在setup_consumers表中使用UPDATE语句进行动态更新全局配置项
--默认值为TRUE
performance_schema_consumer_global_instrumentation=TRUE

--是否在MySQL Server启动时就开启`events_statements_summary_by_digest` 表的记录功能，启动之后也可以在setup_consumers表中使用UPDATE语句进行动态更新digest配置项
--默认值为TRUE
performance_schema_consumer_statements_digest=TRUE

--是否在MySQL Server启动时就开启
--`events_xxx_summary_by_yyy_by_event_name`表的记录功能，启动之后也可以在setup_consumers表中使用UPDATE语句进行动态更新线程配置项
--默认值为TRUE
performance_schema_consumer_thread_instrumentation=TRUE

--是否在MySQL Server启动时就启用某些采集器，由于instruments配置项多达数千个，所以该配置项支持key-value模式，还支持%号进行通配等，如下:

-- `[=name]`可以指定为具体的Instruments名称（但是这样如果有多个需要指定的时候，就需要使用该选项多次），也可以使用通配符，可以指定instruments相同的前缀+通配符，也可以使用%代表所有的instruments
performance_schema_instrument[=name]


-- 指定开启单个instruments
performance-schema-instrument= \'instrument_name=value\'

--使用通配符指定开启多个instruments
performance-schema-instrument= \'wait/synch/cond/%=COUNTED\'

--开关所有的instruments
performance-schema-instrument= \'%=ON\'
--performance-schema-instrument= \'%=OFF\'

注意：这些启动选项要生效的前提是，需要设置performance_schema=ON。另外，这些启动选项虽然无法使用show variables语句查看，但我们可以通过setup_instruments和setup_consumers表查询这些选项指定的值。

系统变量

show variables like \'%performance_schema%\';

--控制performance_schema功能的开关，要使用MySQL的performance_schema，需要在mysqld启动时启用，以启用事件收集功能
--该参数在5.7.x之前支持performance_schema的版本中默认关闭，5.7.x版本开始默认开启
--注意：如果mysqld在初始化performance_schema时发现无法分配任何相关的内部缓冲区，则performance_schema将自动禁用，并将performance_schema设置为OFF
performance_schema=ON

--控制`events_statements_summary_by_digest`表中的最大行数。如果产生的语句摘要信息超过此最大值，便无法继续存入该表，此时performance_schema会增加状态变量
performance_schema_digests_size=10000

--控制`events_statements_history_long`表中的最大行数，该参数控制所有会话在`events_statements_history_long`表中能够存放的总事件记录数，超过这个限制之后，最早的记录将被覆盖
--全局变量，只读变量，整型值，5.6.3版本引入 * 5.6.x版本中，5.6.5及其之前的版本默认为10000，5.6.6及其之后的版本默认值为-1，通常情况下，自动计算的值都是10000 * 5.7.x版本中，默认值为-1，通常情况下，自动计算的值都是10000
performance_schema_events_statements_history_long_size=10000

--控制`events_statements_history`表中单个线程（会话）的最大行数，该参数控制单个会话在`events_statements_history`表中能够存放的事件记录数，超过这个限制之后，单个会话最早的记录将被覆盖
--全局变量，只读变量，整型值，5.6.3版本引入 * 5.6.x版本中，5.6.5及其之前的版本默认为10，5.6.6及其之后的版本默认值为-1，通常情况下，自动计算的值都是10 * 5.7.x版本中，默认值为-1，通常情况下，自动计算的值都是10
--除了statement(语句)事件之外，wait(等待)事件、state(阶段)事件、transaction(事务)事件，他们与statement事件一样都有三个参数分别进行存储限制配置。
performance_schema_events_statements_history_size=10

--用于控制标准化形式的SQL语句文本在存入performance_schema时的限制长度，该变量与max_digest_length变量相关(max_digest_length变量含义请自行查阅相关资料)
--全局变量，只读变量，默认值1024字节，整型值，取值范围0~1048576
performance_schema_max_digest_length=1024

--控制存入`events_statements_current`，`events_statements_history`和`events_statements_history_long`语句事件表中的SQL_TEXT列的最大SQL长度字节数。 超出系统变量`performance_schema_max_sql_text_length`的部分将被丢弃，不会记录，一般情况下不需要调整该参数，除非被截断的部分与其他SQL比起来有很大差异
--全局变量，只读变量，整型值，默认值为1024字节，取值范围为0~1048576，5.7.6版本引入
--降低系统变量`performance_schema_max_sql_text_length`值可以减少内存使用，但如果汇总的SQL中，被截断部分有较大差异，会导致没有办法再对这些有较大差异的SQL进行区分。 增加该系统变量值会增加内存使用，但对于汇总SQL来讲可以更精准地区分不同的部分。
performance_schema_max_sql_text_length=1024

6 重要配置表的相关说明

--performance_timers表中记录了server中有哪些可用的事件计时器
--字段解释：
--	timer_name:表示可用计时器名称，CYCLE是基于CPU周期计数器的定时器
--	timer_frequency:表示每秒钟对应的计时器单位的数量,CYCLE计时器的换算值与CPU的频率相关、
--	timer_resolution:计时器精度值，表示在每个计时器被调用时额外增加的值
--	timer_overhead:表示在使用定时器获取事件时开销的最小周期值
SELECT
	* 
FROM
	performance_timers;

--setup_timers表中记录当前使用的事件计时器信息
--字段解释：
--	     name:计时器类型，对应某个事件类别
--	     timer_name:计时器类型名称
SELECT
	* 
FROM
	setup_timers;

--setup_consumers表中列出了consumers可配置列表项
--字段解释：
--    NAME：consumers配置名称
--	  ENABLED：consumers是否启用，有效值为YES或NO，此列可以使用UPDATE语句修改。
SELECT
	* 
FROM
	setup_consumers;

--setup_instruments 表列出了instruments 列表配置项，即代表了哪些事件支持被收集：
--字段解释：
--	NAME：instruments名称，instruments名称可能具有多个部分并形成层次结构
--	ENABLED：instrumetns是否启用，有效值为YES或NO，此列可以使用UPDATE语句修改。如果设置为NO，则这个instruments不会被执行，不会产生任何的事件信息
--	TIMED：instruments是否收集时间信息，有效值为YES或NO，此列可以使用UPDATE语句修改，如果设置为NO，则这个instruments不会收集时间信息
SELECT * FROM setup_instruments;

--`setup_actors`表的初始内容是匹配任何用户和主机，因此对于所有前台线程，默认情况下启用监视和历史事件收集功能
--字段解释：
--	HOST：与grant语句类似的主机名，一个具体的字符串名字，或使用“％”表示“任何主机”
--	USER：一个具体的字符串名称，或使用“％”表示“任何用户”
--	ROLE：当前未使用，MySQL 8.0中才启用角色功能
--	ENABLED：是否启用与HOST，USER，ROLE匹配的前台线程的监控功能，有效值为：YES或NO
--	HISTORY：是否启用与HOST， USER，ROLE匹配的前台线程的历史事件记录功能，有效值为：YES或NO
SELECT * FROM setup_actors;

--`setup_objects`表控制performance_schema是否监视特定对象。默认情况下，此表的最大行数为100行。
--字段解释：
--	OBJECT_TYPE：instruments类型，有效值为：“EVENT”（事件调度器事件）、“FUNCTION”（存储函数）、“PROCEDURE”（存储过程）、“TABLE”（基表）、“TRIGGER”（触发器），TABLE对象类型的配置会影响表I/O事件（wait/io/table/sql/handler instrument）和表锁事件（wait/lock/table/sql/handler instrument）的收集
--	OBJECT_SCHEMA：某个监视类型对象涵盖的数据库名称，一个字符串名称，或“％”(表示“任何数据库”)
--	OBJECT_NAME：某个监视类型对象涵盖的表名，一个字符串名称，或“％”(表示“任何数据库内的对象”)
--	ENABLED：是否开启对某个类型对象的监视功能，有效值为：YES或NO。此列可以修改
--	TIMED：是否开启对某个类型对象的时间收集功能，有效值为：YES或NO，此列可以修改
SELECT * FROM setup_objects;

--threads表对于每个server线程生成一行包含线程相关的信息，
--字段解释：
--	THREAD_ID：线程的唯一标识符（ID）
--	NAME：与server中的线程检测代码相关联的名称(注意，这里不是instruments名称)
--	TYPE：线程类型，有效值为：FOREGROUND、BACKGROUND。分别表示前台线程和后台线程
--	PROCESSLIST_ID：对应INFORMATION_SCHEMA.PROCESSLIST表中的ID列。
--	PROCESSLIST_USER：与前台线程相关联的用户名，对于后台线程为NULL。
--	PROCESSLIST_HOST：与前台线程关联的客户端的主机名，对于后台线程为NULL。
--	PROCESSLIST_DB：线程的默认数据库，如果没有，则为NULL。
--	PROCESSLIST_COMMAND：对于前台线程，该值代表着当前客户端正在执行的command类型，如果是sleep则表示当前会话处于空闲状态
--	PROCESSLIST_TIME：当前线程已处于当前线程状态的持续时间（秒）
--	PROCESSLIST_STATE：表示线程正在做什么事情。
--	PROCESSLIST_INFO：线程正在执行的语句，如果没有执行任何语句，则为NULL。
--	PARENT_THREAD_ID：如果这个线程是一个子线程（由另一个线程生成），那么该字段显示其父线程ID
--	ROLE：暂未使用
--	INSTRUMENTED：线程执行的事件是否被检测。有效值：YES、NO 
--	HISTORY：是否记录线程的历史事件。有效值：YES、NO * 
--	THREAD_OS_ID：由操作系统层定义的线程或任务标识符（ID）：
SELECT
	* 
FROM
	threads

7 performance_schema最佳实践

• 哪类的SQL执行最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	COUNT_STAR,
	FIRST_SEEN,
	LAST_SEEN 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪类SQL的平均响应时间最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	AVG_TIMER_WAIT 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪类SQL排序记录数最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	SUM_SORT_ROWS 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪类SQL扫描记录数最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	SUM_ROWS_EXAMINED 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪类SQL使用临时表最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	SUM_CREATED_TMP_TABLES,
	SUM_CREATED_TMP_DISK_TABLES 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪类SQL返回结果集最多？

SELECT
	DIGEST_TEXT,
	SUM_ROWS_SENT 
FROM
	events_statements_summary_by_digest 
ORDER BY
	COUNT_STAR DESC

• 哪个表物理IO最多？

SELECT
	file_name,
	event_name,
	SUM_NUMBER_OF_BYTES_READ,
	SUM_NUMBER_OF_BYTES_WRITE 
FROM
	file_summary_by_instance 
ORDER BY
	SUM_NUMBER_OF_BYTES_READ + SUM_NUMBER_OF_BYTES_WRITE DESC

• 哪个表逻辑IO最多？

SELECT
	object_name,
	COUNT_READ,
	COUNT_WRITE,
	COUNT_FETCH,
	SUM_TIMER_WAIT 
FROM
	table_io_waits_summary_by_table 
ORDER BY
	sum_timer_wait DESC

• 哪个索引访问最多？

SELECT
	OBJECT_NAME,
	INDEX_NAME,
	COUNT_FETCH,
	COUNT_INSERT,
	COUNT_UPDATE,
	COUNT_DELETE 
FROM
	table_io_waits_summary_by_index_usage 
ORDER BY
	SUM_TIMER_WAIT DESC

• 哪个索引从来没有用过？

SELECT
	OBJECT_SCHEMA,
	OBJECT_NAME,
	INDEX_NAME 
FROM
	table_io_waits_summary_by_index_usage 
WHERE
	INDEX_NAME IS NOT NULL 
	AND COUNT_STAR = 0 
	AND OBJECT_SCHEMA <> \'mysql\' 
ORDER BY
	OBJECT_SCHEMA,
	OBJECT_NAME;

• 哪个等待事件消耗时间最多？

SELECT
	EVENT_NAME,
	COUNT_STAR,
	SUM_TIMER_WAIT,
	AVG_TIMER_WAIT 
FROM
	events_waits_summary_global_by_event_name 
WHERE
	event_name != \'idle\' 
ORDER BY
	SUM_TIMER_WAIT DESC

• 剖析某条SQL的执行情况，包括statement信息，stege信息，wait信息

SELECT
	EVENT_ID,
	sql_text 
FROM
	events_statements_history 
WHERE
	sql_text LIKE \'%count(*)%\';

• 查看每个阶段的时间消耗

SELECT
	event_id,
	EVENT_NAME,
	SOURCE,
	TIMER_END - TIMER_START 
FROM
	events_stages_history_long 
WHERE
	NESTING_EVENT_ID = 1553;

• 查看每个阶段的锁等待情况

SELECT
	event_id,
	event_name,
	source,
	timer_wait,
	object_name,
	index_name,
	operation,
	nesting_event_id 
FROM
	events_waits_history_longWHERE nesting_event_id = 1553;