MySQL数据库性能优化(总结)

在Apache, PHP, MySQL的体系架构中,MySQL对于性能的影响最大,也是关键的核心部分。MySQL的设置是否合理优化,直接影响到网站的速度和承载量!同时,MySQL也是优化难度最大的一个部分,不但需要理解一些MySQL专业知识,同时还需要长时间的观察统计并且根据经验进行判断,然后设置合理的参数。

下面我们了解一下MySQL优化的一些基础,MySQL的优化我分为三个部分:
一是服务器物理硬件的优化;
二是软件优化,也就是MySQL自身(my.cnf)的优化/设置优化;
三是数据库的设计和数据信息的优化。

下面分别说明:

一、服务器物理硬件的优化

服务器硬件对MySQL性能的影响
a) 磁盘寻道能力(磁盘I/O),以目前高转速SCSI硬盘(7200转/秒)为例,这种硬盘理论上每秒寻道7200次,这是物理特性决定的,没有办法改变。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,对于日均访问量在100万PV以上的网站,由于磁盘I/O的制约,MySQL的性能会非常低下!解决这一制约因素可以考虑以下几种解决方案:
使用RAID-0+1磁盘阵列,注意不要尝试使用RAID-5,MySQL在RAID-5磁盘阵列上的效率不会像你期待的那样快; 抛弃传统的硬盘,使用速度更快的闪存式存储设备。经过Discuz!公司技术工程的测试,使用闪存式存储设备可比传统硬盘速度高出6-10倍左右。b) CPU 对于MySQL应用,推荐使用S.M.P.架构的多路对称CPU,例如:可以使用两颗Intel Xeon 3.6GHz的CPU。
c) 物理内存对于一台使用MySQL的Database Server来说,服务器内存建议不要小于2GB,推荐使用4GB以上的物理内存。

二、软件优化——MySQL自身(my.cnf)的优化

MySQL自身因素

当解决了上述服务器硬件制约因素后,让我们看看MySQL自身的优化是如何操作的。对MySQL自身的优化主要是对其配置文件my.cnf中的各项参数进行优化调整。下面我们介绍一些对性能影响较大的参数。
由于my.cnf文件的优化设置是与服务器硬件配置息息相关的,因而我们指定一个假想的服务器硬件环境:
CPU: 2颗Intel Xeon 2.4GHz
内存: 4GB DDR
硬盘: SCSI 73GB

下面,我们根据以上硬件配置结合一份已经优化好的my.cnf进行说明:
# vi /etc/my.cnf
以下只列出my.cnf文件中[mysqld]段落中的内容,其他段落内容对MySQL运行性能影响甚微,因而姑且忽略。

[mysqld]
port = 3306
serverid = 1
socket = /tmp/mysql.sock
skip-locking            # 避免MySQL的外部锁定,减少出错几率增强稳定性。
skip-name-resolve #禁止MySQL对外部连接进行DNS解析,使用这一选项可以消除MySQL进行DNS解析的时间。但需要注意,如果开启该选项,则所有远程主机连接授权都要使用IP地址方式,否则MySQL将无法正常处理连接请求!
back_log = 384     #指定MySQL可能的连接数量。当MySQL主线程在很短的时间内接收到非常多的连接请求,该参数生效,主线程花费很短的时间检查连接并且启动一个新线程。
back_log              #参数的值指出在MySQL暂时停止响应新请求之前的短时间内多少个请求可以被存在堆栈中。 如果系统在一个短时间内有很多连接,则需要增大该参数的值,该参数值指定到来的TCP/IP连接的侦听队列的大小。不同的操作系统在这个队列大小上有它自己的限制。 试图设定back_log高于你的操作系统的限制将是无效的。默认值为50。对于Linux系统推荐设置为小于512的整数。
key_buffer_size = 256M # key_buffer_size指定用于索引的缓冲区大小,增加它可得到更好的索引处理性能。对于内存在4GB左右的服务器该参数可设置为256M或384M。 注意:该参数值设置的过大反而会是服务器整体效率降低!
max_allowed_packet = 4M
thread_stack = 256K
table_cache = 128K
sort_buffer_size = 6M #查询排序时所能使用的缓冲区大小。注意:该参数对应的分配内存是每连接独占!如果有100个连接,那么实际分配的总共排序缓冲区大小为100 × 6 = 600MB。所以,对于内存在4GB左右的服务器推荐设置为6-8M。
read_buffer_size = 4M #读查询操作所能使用的缓冲区大小。和sort_buffer_size一样,该参数对应的分配内存也是每连接独享! join_buffer_size = 8M   #联合查询操作所能使用的缓冲区大小,和sort_buffer_size一样,该参数对应的分配内存也是每连接独享! myisam_sort_buffer_size = 64M
table_cache = 512
thread_cache_size = 64
query_cache_size = 64M #指定MySQL查询缓冲区的大小。

可以通过在MySQL控制台执行以下命令观察:

# > SHOW VARIABLES LIKE ‘%query_cache%’;
# > SHOW STATUS LIKE ‘Qcache%’;

# 如果Qcache_lowmem_prunes的值非常大,则表明经常出现缓冲不够的情况;
#如果Qcache_hits的值非常大,则表明查询缓冲使用非常频繁,如果该值较小反而会影响效率,那么可以考虑不用查询缓冲; #Qcache_free_blocks,如果该值非常大,则表明缓冲区中碎片很多。
tmp_table_size = 256M
max_connections = 768 #指定MySQL允许的最大连接进程数。如果在访问论坛时经常出现Too Many Connections的错误提 示,则需要增大该参数值。
max_connect_errors = 10000000
wait_timeout = 10                   #指定一个请求的最大连接时间,对于4GB左右内存的服务器可以设置为5-10。
thread_concurrency = 8 #该参数取值为服务器逻辑CPU数量×2,在本例中,服务器有2颗物理CPU,而每颗物理CPU又支持H.T超线程,所以实际取值为4 × 2 = 8
skip-networking                         #开启该选项可以彻底关闭MySQL的TCP/IP连接方式,如果WEB服务器是以远程连接的方式访问MySQL数据库服务器则不要开启该选项!否则将无法正常连接!

三、数据库的设计和数据信息的优化

表设计方面

1、选取最适用的字段属性

MySQL可以很好的支持大数据量的存取,但是一般说来,数据库中的表越小,在它上面执行的查询也就会越快。因此,在创建表的时候,为了获得更好的性能,我们可以将表中字段的宽度设得尽可能小。例如,在定义邮政编码这个字段时,如果将其设置为CHAR(255),显然给数据库增加了不必要的空间,甚至使用VARCHAR这种类型也是多余的,因为CHAR(6)就可以很好的完成任务了。同样的,如果可以的话,我们应该使用MEDIUMINT而不是BIGIN来定义整型字段。

2、在可能的情况下,应该尽量把字段设置为NOT NULL,这样在将来执行查询的时候,数据库不用去比较NULL值。

3、对于某些文本字段,例如“省份”或者“性别”,我们可以将它们定义为ENUM类型。因为在MySQL中,ENUM类型被当作数值型数据来处理,而数值型数据被处理起来的速度要比文本类型快得多。这样,我们又可以提高数据库的性能。

4、使用尽量小的数据类型,例如:MEDIUMINT比INT少占用25%空间。

5、用于比较的不同字段,应设置相同的类型及长度。

6、使用索引,主索引尽可能短,仅创建真正用到的索引(索引会减慢存储数据的速度)。

索引是提高数据库性能的常用方法,它可以令数据库服务器以比没有索引快得多的速度检索特定的行,尤其是在查询语句当中包含有MAX(), MIN()和ORDERBY这些命令的时候,性能提高更为明显。那该对哪些字段建立索引呢?一般说来,索引应建立在那些将用于JOIN, WHERE判断和ORDER BY排序的字段上。尽量不要对数据库中某个含有大量重复的值的字段建立索引。对于一个ENUM类型的字段来说,出现大量重复值是很有可能的情况,例如 customerinfo中的“province”.. 字段,在这样的字段上建立索引将不会有什么帮助;相反,还有可能降低数据库的性能。我们在创建表的时候可以同时创建合适的索引,也可以使用ALTER TABLE或CREATE INDEX在以后创建索引。

此外,MySQL从版本3.23.23开始支持全文索引和搜索。全文索引在MySQL 中是一个FULLTEXT类型索引,但仅能用于MyISAM 类型的表。对于一个大的数据库,将数据装载到一个没有FULLTEXT索引的表中,然后再使用ALTER TABLE或CREATE INDEX创建索引,将是非常快的。但如果将数据装载到一个已经有FULLTEXT索引的表中,执行过程将会非常慢。

7、如果一个字符串类型字段有唯一前缀,可以使用这个前缀作为索引。如前缀为1个字符,则可以这样设置索引 INDEX( text( 1 ) )。

8、可以把经常扫描的表拆分。

9、使用外键

锁定表的方法可以维护数据的完整性,但是它却不能保证数据的关联性。这个时候我们就可以使用外键。例如,外键可以保证每一条销售记录都指向某一个存在的客户。在这里,外键可以把customerinfo 表中的CustomerID映射到salesinfo表中CustomerID,任何一条没有合法CustomerID的记录都不会被更新或插入到 salesinfo中。

CREATE TABLE customerinfo  (
CustomerID INT NOT NULL ,
PRIMARY KEY ( CustomerID )
) TYPE = INNODB;
CREATE TABLE salesinfo  (
SalesID INT NOT NULL,
CustomerID INT NOT NULL,
PRIMARY KEY(CustomerID, SalesID),
FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES customerinfo
(CustomerID) ON DELETECASCADE
) TYPE = INNODB;

注意例子中的参数“ON DELETE CASCADE”。该参数保证当 customerinfo 表中的一条客户记录被删除的时候,salesinfo 表中所有与该客户相关的记录也会被自动删除。如果要在 MySQL 中使用外键,一定要记住在创建表的时候将表的类型定义为事务安全表 InnoDB类型。该类型不是 MySQL 表的默认类型。定义的方法是在 CREATE TABLE 语句中加上 TYPE=INNODB。如例中所示。

查询方面:

1、使用连接(JOIN)来代替子查询(Sub-Queries)

MySQL从4.1开始支持SQL的子查询。这个技术可以使用SELECT语句来创建一个单列的查询结果,然后把这个结果作为过滤条件用在另一个查询中。例如,我们要将客户基本信息表中没有任何订单的客户删除掉,就可以利用子查询先从销售信息表中将所有发出订单的客户ID取出来,然后将结果传递给主查询,如下所示:

DELETE FROM customerinfo WHERE CustomerID NOT in (SELECT CustomerID FROM salesinfo )

使用子查询可以一次性的完成很多逻辑上需要多个步骤才能完成的SQL操作,同时也可以避免事务或者表锁死,并且写起来也很容易。但是,有些情况下,子查询可以被更有效率的连接(JOIN).. 替代。例如,假设我们要将所有没有订单记录的用户取出来,可以用下面这个查询完成:

SELECT * FROM customerinfo WHERE CustomerID NOT in (SELECT CustomerID FROM salesinfo )

如果使用连接(JOIN).. 来完成这个查询工作,速度将会快很多。尤其是当salesinfo表中对CustomerID建有索引的话,性能将会更好,查询如下:

SELECT * FROM customerinfo LEFT JOIN salesinfoON customerinfo.CustomerID=salesinfo. CustomerID WHERE salesinfo.CustomerID IS NULL

连接(JOIN).. 之所以更有效率一些,是因为 MySQL不需要在内存中创建临时表来完成这个逻辑上的需要两个步骤的查询工作。

2、使用联合(UNION)来代替手动创建的临时表

MySQL 从 4.0 的版本开始支持 UNION 查询,它可以把需要使用临时表的两条或更多的 SELECT 查询合并的一个查询中。在客户端的查询会话结束的时候,临时表会被自动删除,从而保证数据库整齐、高效。使用 UNION 来创建查询的时候,我们只需要用 UNION作为关键字把多个 SELECT 语句连接起来就可以了,要注意的是所有 SELECT 语句中的字段数目要想同。下面的例子就演示了一个使用 UNION的查询。

SELECT Name, Phone FROM client UNION SELECT Name, BirthDate FROM author  UNION  SELECT Name, Supplier FROM product

3、事务

尽管我们可以使用子查询(Sub-Queries)、连接(JOIN)和联合(UNION)来创建各种各样的查询,但不是所有的数据库操作都可以只用一条或少数几条SQL语句就可以完成的。更多的时候是需要用到一系列的语句来完成某种工作。但是在这种情况下,当这个语句块中的某一条语句运行出错的时候,整个语句块的操作就会变得不确定起来。设想一下,要把某个数据同时插入两个相关联的表中,可能会出现这样的情况:第一个表中成功更新后,数据库突然出现意外状况,造成第二个表中的操作没有完成,这样,就会造成数据的不完整,甚至会破坏数据库中的数据。要避免这种情况,就应该使用事务,它的作用是:要么语句块中每条语句都操作成功,要么都失败。换句话说,就是可以保持数据库中数据的一致性和完整性。事物以BEGIN 关键字开始,COMMIT关键字结束。在这之间的一条SQL操作失败,那么,ROLLBACK命令就可以把数据库恢复到BEGIN开始之前的状态。

BEGIN;
INSERT INTO salesinfo SET CustomerID=14;
UPDATE inventory SET Quantity=11  WHERE item=’book’;
COMMIT;

事务的另一个重要作用是当多个用户同时使用相同的数据源时,它可以利用锁定数据库的方法来为用户提供一种安全的访问方式,这样可以保证用户的操作不被其它的用户所干扰。

4、锁定表

尽管事务是维护数据库完整性的一个非常好的方法,但却因为它的独占性,有时会影响数据库的性能,尤其是在很大的应用系统中。由于在事务执行的过程中,数据库将会被锁定,因此其它的用户请求只能暂时等待直到该事务结束。如果一个数据库系统只有少数几个用户来使用,事务造成的影响不会成为一个太大的问题;但假设有成千上万的用户同时访问一个数据库系统,例如访问一个电子商务网站,就会产生比较严重的响应延迟。

其实,有些情况下我们可以通过锁定表的方法来获得更好的性能。下面的例子就用锁定表的方法来完成前面一个例子中事务的功能。

LOCK TABLE inventory WRITE
SELECT Quantity FROM inventory
WHEREItem=’book’;
…
UPDATE inventory SET Quantity=11
WHEREItem=’book’;
UNLOCK TABLES

这里,我们用一个 SELECT 语句取出初始数据,通过一些计算,用 UPDATE 语句将新值更新到表中。包含有 WRITE 关键字的 LOCK TABLE 语句可以保证在 UNLOCK TABLES 命令被执行之前,不会有其它的访问来对 inventory 进行插入、更新或者删除的操作。

5、优化的查询语句

绝大多数情况下,使用索引可以提高查询的速度,但如果SQL语句使用不恰当的话,索引将无法发挥它应有的作用。下面是应该注意的几个方面。首先,最好是在相同类型的字段间进行比较的操作。在MySQL 3.23版之前,这甚至是一个必须的条件。例如不能将一个建有索引的INT字段和BIGINT字段进行比较;但是作为特殊的情况,在CHAR类型的字段和 VARCHAR类型字段的字段大小相同的时候,可以将它们进行比较。其次,在建有索引的字段上尽量不要使用函数进行操作。

例如,在一个DATE类型的字段上使用YEAE()函数时,将会使索引不能发挥应有的作用。所以,下面的两个查询虽然返回的结果一样,但后者要比前者快得多。

SELECT * FROM order WHERE YEAR(OrderDate)<2001;

SELECT * FROM order WHERE OrderDate<"2001-01-01";

同样的情形也会发生在对数值型字段进行计算的时候:

SELECT * FROM inventory WHERE Amount/7<24;

SELECT * FROM inventory WHERE Amount<24*7;

上面的两个查询也是返回相同的结果,但后面的查询将比前面的一个快很多。在搜索字符型字段时,我们有时会使用 LIKE 关键字和通配符,这种做法虽然简单,但却也是以牺牲系统性能为代价的。例如下面的查询将会比较表中的每一条记录。

SELECT * FROM books
WHERE name like "MySQL%"

但是如果换用下面的查询,返回的结果一样,但速度就要快上很多:

SELECT * FROM books
WHERE name>="MySQL"and name<"MySQM"

最后,应该注意避免在查询中让MySQL进行自动类型转换,因为转换过程也会使索引变得不起作用。

其他方面:

1、清空表使用TRUNCATE TABLE tablename 比 DELETE FROM tablename 快。

2、INSERT时,只有在要插入数值与默认数值不同时才执行插入操作。

3、一次插入多行时,尽量使用多个VALUES列表的INSERT语句。

4、从表中删除大量行后,运行OPTIMIZE TABLE tablename 进行碎片整理。

5、使用ANALYZE TABLE tablename 更新索引分布。