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2025/9/24 1:45:45/
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我们知道#xff0c;应用服务与数据库的交…从今天开始我将带你一起学习 MySQL 的性能调优。MySQL 数据库是互联网公司使用最为频繁的数据库之一不仅仅因为它开源免费MySQL 卓越的性能、稳定的服务以及活跃的社区都成就了它的核心竞争力。
我们知道应用服务与数据库的交互主要是通过 SQL 语句来实现的。在开发初期我们更加关注的是使用 SQL 实现业务功能然而系统上线后随着生产环境数据的快速增长之前写的很多 SQL 语句就开始暴露出性能问题。
在这个阶段中我们应该尽量避免一些慢 SQL 语句的实现。但话说回来SQL 语句慢的原因千千万除了一些常规的慢 SQL 语句可以直接规避其它的一味去规避也不是办法我们还要学会如何去分析、定位到其根本原因并总结一些常用的 SQL 调优方法以备不时之需。
那么今天我们就重点看看慢 SQL 语句的几种常见诱因从这点出发找到最佳方法开启高性能 SQL 语句的大门。
1、慢 SQL 语句的几种常见诱因
1.1、无索引、索引失效导致慢查询
如果在一张几千万数据的表中以一个没有索引的列作为查询条件大部分情况下查询会非常耗时这种查询毫无疑问是一个慢 SQL 查询。所以对于大数据量的查询我们需要建立适合的索引来优化查询。
虽然我们很多时候建立了索引但在一些特定的场景下索引还有可能会失效所以索引失效也是导致慢查询的主要原因之一。
1.2、锁等待
我们常用的存储引擎有 InnoDB 和 MyISAM前者支持行锁和表锁后者只支持表锁。
如果数据库操作是基于表锁实现的试想下如果一张订单表在更新时需要锁住整张表那么其它大量数据库操作包括查询都将处于等待状态这将严重影响到系统的并发性能。
这时InnoDB 存储引擎支持的行锁更适合高并发场景。但在使用 InnoDB 存储引擎时我们要特别注意行锁升级为表锁的可能。在批量更新操作时行锁就很可能会升级为表锁。
MySQL 认为如果对一张表使用大量行锁会导致事务执行效率下降从而可能造成其它事务长时间锁等待和更多的锁冲突问题发生致使性能严重下降所以 MySQL 会将行锁升级为表锁。还有行锁是基于索引加的锁如果我们在更新操作时条件索引失效那么行锁也会升级为表锁。
因此基于表锁的数据库操作会导致 SQL 阻塞等待从而影响执行速度。在一些更新操作insert\update\delete大于或等于读操作的情况下MySQL 不建议使用 MyISAM 存储引擎。
除了锁升级之外行锁相对表锁来说虽然粒度更细并发能力提升了但也带来了新的问题那就是死锁。因此在使用行锁时我们要注意避免死锁。
1.3、不恰当的 SQL 语句
使用不恰当的 SQL 语句也是慢 SQL 最常见的诱因之一。例如习惯使用 SQL 语句在大数据表中使用 分页查询以及对非索引字段进行排序等等。
2、优化 SQL 语句的步骤
通常我们在执行一条 SQL 语句时要想知道这个 SQL 先后查询了哪些表是否使用了索引这些数据从哪里获取到获取到数据遍历了多少行数据等等我们可以通过 EXPLAIN 命令来查看这些执行信息。这些执行信息被统称为执行计划。
2.1、通过 EXPLAIN 分析 SQL 执行计划
假设现在我们使用 EXPLAIN 命令查看当前 SQL 是否使用了索引先通过 SQL EXPLAIN 导出相应的执行计划如下 下面对图示中的每一个字段进行一个说明从中你也能收获到很多零散的知识点。
id每个执行计划都有一个 id如果是一个联合查询这里还将有多个 id。select_type表示 SELECT 查询类型常见的有 SIMPLE普通查询即没有联合查询、子查询、PRIMARY主查询、UNIONUNION 中后面的查询、SUBQUERY子查询等。table当前执行计划查询的表如果给表起别名了则显示别名信息。partitions访问的分区表信息。type表示从表中查询到行所执行的方式查询方式是 SQL 优化中一个很重要的指标结果值从好到差依次是system const eq_ref ref range index ALL。 system/const表中只有一行数据匹配此时根据索引查询一次就能找到对应的数据。如果是 B 树索引我们知道此时索引构造成了多个层级的树当查询的索引在树的底层时查询效率就越低。const 表示此时索引在第一层只需访问一层便能得到数据。 eq_ref使用唯一索引扫描常见于多表连接中使用主键和唯一索引作为关联条件。 ref非唯一索引扫描还可见于唯一索引最左原则匹配扫描。 range索引范围扫描比如between 等操作。 index索引全表扫描此时遍历整个索引树。 ALL表示全表扫描需要遍历全表来找到对应的行。possible_keys可能使用到的索引。key实际使用到的索引。key_len当前使用的索引的长度。ref关联 id 等信息。rows查找到记录所扫描的行数。filtered查找到所需记录占总扫描记录数的比例。Extra额外的信息。
2.2、通过 Show Profile 分析 SQL 执行性能
上述通过 EXPLAIN 分析执行计划仅仅是停留在分析 SQL 的外部的执行情况如果我们想要深入到 MySQL 内核中从执行线程的状态和时间来分析的话这个时候我们就可以选择 Profile。
Profile 除了可以分析执行线程的状态和时间还支持进一步选择 ALL、CPU、MEMORY、BLOCK IO、CONTEXT SWITCHES 等类型来查询 SQL 语句在不同系统资源上所消耗的时间。以下是相关命令的注释
SHOW PROFILE [type [, type] ... ]
[FOR QUERY n]
[LIMIT row_count [OFFSET offset]]type 参数
| ALL显示所有开销信息
| BLOCK IO阻塞的输入输出次数
| CONTEXT SWITCHES上下文切换相关开销信息
| CPU显示 CPU 的相关开销信息
| IPC接收和发送消息的相关开销信息
| MEMORY 显示内存相关的开销目前无用
| PAGE FAULTS 显示页面错误相关开销信息
| SOURCE 列出相应操作对应的函数名及其在源码中的调用位置 (行数)
| SWAPS显示 swap 交换次数的相关开销信息
值得注意的是MySQL 是在 5.0.37 版本之后才支持 Show Profile 功能的如果你不太确定的话可以通过 select have_profiling 查询是否支持该功能如下图所示 最新的 MySQL 版本是默认开启 Show Profile 功能的但在之前的旧版本中是默认关闭该功能的你可以通过 set 语句在 Session 级别开启该功能 Show Profiles 只显示最近发给服务器的 SQL 语句默认情况下是记录最近已执行的 15 条记录我们可以重新设置 profiling_history_size 增大该存储记录最大值为 100。 获取到 Query_ID 之后我们再通过 Show Profile for Query ID 语句就能够查看到对应 Query_ID 的 SQL 语句在执行过程中线程的每个状态所消耗的时间了 通过以上分析可知SELECT COUNT(*) FROM order; SQL 语句在 Sending data 状态所消耗的时间最长这是因为在该状态下MySQL 线程开始读取数据并返回到客户端此时有大量磁盘 I/O 操作。
3、常用的 SQL 优化
在使用一些常规的 SQL 时如果我们通过一些方法和技巧来优化这些 SQL 的实现在性能上就会比使用常规通用的实现方式更加优越甚至可以将 SQL 语句的性能提升到另一个数量级。
3.1、优化分页查询
通常我们是使用 合适的 order by 来实现分页查询这种实现方式在没有任何索引条件支持的情况下需要做大量的文件排序操作file sort性能将会非常得糟糕。如果有对应的索引通常刚开始的分页查询效率会比较理想但越往后分页查询的性能就越差。
这是因为我们在使用 LIMIT 的时候偏移量 M 在分页越靠后的时候值就越大数据库检索的数据也就越多。例如 LIMIT 10000,10 这样的查询数据库需要查询 10010 条记录最后返回 10 条记录。也就是说将会有 10000 条记录被查询出来没有被使用到。
我们模拟一张 10 万数量级的 order 表进行以下分页查询
select * from demo.order order by order_no limit 10000, 20;通过 EXPLAIN 分析可知该查询使用到了索引扫描行数为 10020 行但所用查询时间为 0.018s相对来说时间偏长了。 利用子查询优化分页查询
以上分页查询的问题在于我们查询获取的 10020 行数据结果都返回给我们了我们能否先查询出所需要的 20 行数据中的最小 ID 值然后通过偏移量返回所需要的 20 行数据给我们呢我们可以通过索引覆盖扫描使用子查询的方式来实现分页查询
select * from demo.order where id (select id from demo.order order by order_no limit 10000, 1) limit 20;
通过 EXPLAIN 分析可知子查询遍历索引的范围跟上一个查询差不多而主查询扫描了更多的行数但执行时间却减少了只有 0.004s。这就是因为返回行数只有 20 行了执行效率得到了明显的提升。 3.2、优化 SELECT COUNT(*)
COUNT() 是一个聚合函数主要用来统计行数有时候也用来统计某一列的行数量不统计 NULL 值的行。我们平时最常用的就是 COUNT(*) 和 COUNT(1) 这两种方式了其实两者没有明显的区别在拥有主键的情况下它们都是利用主键列实现了行数的统计。
但 COUNT() 函数在 MyISAM 和 InnoDB 存储引擎所执行的原理是不一样的通常在没有任何查询条件下的 COUNT(*)MyISAM 的查询速度要明显快于 InnoDB。
这是因为 MyISAM 存储引擎记录的是整个表的行数在 COUNT(*) 查询操作时无需遍历表计算直接获取该值即可。而在 InnoDB 存储引擎中就需要扫描表来统计具体的行数。而当带上 where 条件语句之后MyISAM 跟 InnoDB 就没有区别了它们都需要扫描表来进行行数的统计。
如果对一张大表经常做 SELECT COUNT(*) 操作这肯定是不明智的。那么我们该如何对大表的 COUNT() 进行优化呢
使用近似值
有时候某些业务场景并不需要返回一个精确的 COUNT 值此时我们可以使用近似值来代替。我们可以使用 EXPLAIN 对表进行估算要知道执行 EXPLAIN 并不会真正去执行查询而是返回一个估算的近似值。
增加汇总统计
如果需要一个精确的 COUNT 值我们可以额外新增一个汇总统计表或者缓存字段来统计需要的 COUNT 值这种方式在新增和删除时有一定的成本但却可以大大提升 COUNT() 的性能。
3.3、优化 SELECT *
我曾经看过很多同事习惯在只查询一两个字段时都使用 select * from table where xxx 这样的 SQL 语句这种写法在特定的环境下会存在一定的性能损耗。
MySQL 常用的存储引擎有 MyISAM 和 InnoDB其中 InnoDB 在默认创建主键时会创建主键索引而主键索引属于聚族索引即在存储数据时索引是基于 B 树构成的具体的行数据则存储在叶子节点。
而 MyISAM 默认创建的主键索引、二级索引以及 InnoDB 的二级索引都属于非聚族索引即在存储数据时索引是基于 B 树构成的而叶子节点存储的是主键值。
假设我们的订单表是基于 InnoDB 存储引擎创建的且存在 order_no、status 两列组成的组合索引。此时我们需要根据订单号查询一张订单表的 status如果我们使用 select * from order where order_no‘xxx’来查询则先会查询组合索引通过组合索引获取到主键 ID再通过主键 ID 去主键索引中获取对应行所有列的值。
如果我们使用 select order_no, status from order where order_no‘xxx’来查询则只会查询组合索引通过组合索引获取到对应的 order_no 和 status 的值。如果你对这些索引还不够熟悉请重点关注之后的第 34 讲那一讲会详述数据库索引的相关内容。
4、总结
在开发中我们要尽量写出高性能的 SQL 语句但也无法避免一些慢 SQL 语句的出现或因为疏漏或因为实际生产环境与开发环境有所区别这些都是诱因。面对这种情况我们可以打开慢 SQL 配置项记录下都有哪些 SQL 超过了预期的最大执行时间。首先我们可以通过以下命令行查询是否开启了记录慢 SQL 的功能以及最大的执行时间是多少
Show variables like slow_query%;
Show variables like long_query_time;如果没有开启我们可以通过以下设置来开启
set global slow_query_logON; // 开启慢 SQL 日志
set global slow_query_log_file/var/lib/mysql/test-slow.log;// 记录日志地址
set global long_query_time1;// 最大执行时间除此之外很多数据库连接池中间件也有分析慢 SQL 的功能。总之我们要在编程中避免低性能的 SQL 操作出现除了要具备一些常用的 SQL 优化技巧之外还要充分利用一些 SQL 工具实现 SQL 性能分析与监控。
5、思考题
假设有一张订单表 order主要包含了主键订单编码 order_no、订单状态 status、提交时间 create_time 等列并且创建了 status 列索引和 create_time 列索引。此时通过创建时间降序获取状态为 1 的订单编码以下是具体实现代码
select order_no from order where status 1 order by create_time desc
你知道其中的问题所在吗我们又该如何优化
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