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                性能優化(Optimize)指的是在保證系統正確性的前提下,能夠更快速響應請求的一種手段。而且有些性能問題,比如慢查詢等,如果積累到一定的程度或者是遇到急速上升的并發請求之后,會導致嚴重的后果,輕則造成服務繁忙,重則導致應用不可用。它對我們來說就像一顆即將被引爆的定時炸彈一樣,時刻威脅著我們。因此在上線項目之前需要嚴格的把關,以確保 MySQL 能夠以最優的狀態進行運行。同時,在實際工作中還有面試中關于 MySQL 優化的知識點,都是面試官考察的重點內容。 我們本課時的面試題是,MySQL 的優化方案有哪些? #### 典型回答 MySQL 數據庫常見的優化手段分為三個層面:SQL 和索引優化、數據庫結構優化、系統硬件優化等,然而每個大的方向中又包含多個小的優化點,下面我們具體來看看。 * [ ] 1.SQL 和索引優化 此優化方案指的是通過優化 SQL 語句以及索引來提高 MySQL 數據庫的運行效率,具體內容如下。 * ① 使用正確的索引 索引是數據庫中最重要的概念之一,也是提高數據庫性能最有效的手段之一,它的誕生本身就是為了提高數據查詢效率的,就像字典的目錄一樣,通過目錄可以很快找到相關的內容,如下圖所示: ![](https://img.kancloud.cn/83/3f/833feb003e67c2139cbab1666a636182_590x652.png) ![](https://img.kancloud.cn/ef/41/ef41f98fdabe8ea49ecc4cb4dae475d5_547x581.png) 假如我們沒有添加索引,那么在查詢時就會觸發全表掃描,因此查詢的數據就會很多,并且查詢效率會很低,為了提高查詢的性能,我們就需要給最常使用的查詢字段上,添加相應的索引,這樣才能提高查詢的性能。 > 小貼士:我們應該盡可能的使用主鍵查詢,而非其他索引查詢,因為主鍵查詢不會觸發回表查詢,因此節省了一部分時間,變相的提高了查詢的性能。 在 MySQL 5.0 之前的版本要盡量避免使用 or 查詢,可以使用 union 或者子查詢來替代,因為早期的 MySQL 版本使用 or 查詢可能會導致索引失效,在 MySQL 5.0 之后的版本中引入了索引合并,簡單來說就是把多條件查詢,比如 or 或 and 查詢的結果集進行合并交集或并集的功能,因此就不會導致索引失效的問題了。 避免在 where 查詢條件中使用 != 或者 <> 操作符,因為這些操作符會導致查詢引擎放棄索引而進行全表掃描。 適當使用前綴索引,MySQL 是支持前綴索引的,也就是說我們可以定義字符串的一部分來作為索引。我們知道索引越長占用的磁盤空間就越大,那么在相同數據頁中能放下的索引值也就越少,這就意味著搜索索引需要的查詢時間也就越長,進而查詢的效率就會降低,所以我們可以適當的選擇使用前綴索引,以減少空間的占用和提高查詢效率。比如,郵箱的后綴都是固定的“@xxx.com”,那么類似這種后面幾位為固定值的字段就非常適合定義為前綴索引。 * ② 查詢具體的字段而非全部字段 要盡量避免使用 select *,而是查詢需要的字段,這樣可以提升速度,以及減少網絡傳輸的帶寬壓力。 * ③ 優化子查詢 盡量使用 Join 語句來替代子查詢,因為子查詢是嵌套查詢,而嵌套查詢會新創建一張臨時表,而臨時表的創建與銷毀會占用一定的系統資源以及花費一定的時間,但 Join 語句并不會創建臨時表,因此性能會更高。 * ④ 注意查詢結果集 我們要盡量使用小表驅動大表的方式進行查詢,也就是如果 B 表的數據小于 A 表的數據,那執行的順序就是先查 B 表再查 A 表,具體查詢語句如下: ``` select name from A where id in (select id from B); ``` * ⑤ 不要在列上進行運算操作 不要在列字段上進行算術運算或其他表達式運算,否則可能會導致查詢引擎無法正確使用索引,從而影響了查詢的效率。 * ⑥ 適當增加冗余字段 增加冗余字段可以減少大量的連表查詢,因為多張表的連表查詢性能很低,所有可以適當的增加冗余字段,以減少多張表的關聯查詢,這是以空間換時間的優化策略。 * [ ] 2.數據庫結構優化 * ① 最小數據長度 一般說來數據庫的表越小,那么它的查詢速度就越快,因此為了提高表的效率,應該將表的字段設置的盡可能小,比如身份證號,可以設置為 char(18) 就不要設置為 varchar(18)。 * ② 使用最簡單數據類型 能使用 int 類型就不要使用 varchar 類型,因為 int 類型比 varchar 類型的查詢效率更高。 * ③ 盡量少定義 text 類型 text 類型的查詢效率很低,如果必須要使用 text 定義字段,可以把此字段分離成子表,需要查詢此字段時使用聯合查詢,這樣可以提高主表的查詢效率。 * ④ 適當分表、分庫策略 分表和分庫方案也是我們經常說的垂直分隔(分表)和水平分隔(分庫)。 分表是指當一張表中的字段更多時,可以嘗試將一張大表拆分為多張子表,把使用比較高頻的主信息放入主表中,其他的放入子表,這樣我們大部分查詢只需要查詢字段更少的主表就可以完成了,從而有效的提高了查詢的效率。 分庫是指將一個數據庫分為多個數據庫。比如我們把一個數據庫拆分為了多個數據庫,一個主數據庫用于寫入和修改數據,其他的用于同步主數據并提供給客戶端查詢,這樣就把一個庫的讀和寫的壓力,分攤給了多個庫,從而提高了數據庫整體的運行效率。 * [ ] 3.硬件優化 MySQL 對硬件的要求主要體現在三個方面:磁盤、網絡和內存。 * ① 磁盤 磁盤應該盡量使用有高性能讀寫能力的磁盤,比如固態硬盤,這樣就可以減少 I/O 運行的時間,從而提高了 MySQL 整體的運行效率。 磁盤也可以盡量使用多個小磁盤而不是一個大磁盤,因為磁盤的轉速是固定的,有多個小磁盤就相當于擁有多個并行運行的磁盤一樣。 * ② 網絡 保證網絡帶寬的通暢(低延遲)以及夠大的網絡帶寬是 MySQL 正常運行的基本條件,如果條件允許的話也可以設置多個網卡,以提高網絡高峰期 MySQL 服務器的運行效率。 * ③ 內存 MySQL 服務器的內存越大,那么存儲和緩存的信息也就越多,而內存的性能是非常高的,從而提高了整個 MySQL 的運行效率。 #### 考點分析 MySQL 性能優化的方案很多,因此它可以全面考察的一個程序員的經驗是否豐富。當然這個問題的回答也是可深可淺,不同的崗位對此問題的答案要求也是不同的,這個問題也可以引申出更多的面試問題,比如: * 聯合索引需要注意什么問題? * 如何排查慢查詢? #### 知識擴展 * [ ] 正確使用聯合索引 使用了 B+ 樹的 MySQL 數據庫引擎,比如 InnoDB 引擎,在每次查詢復合字段時是從左往右匹配數據的,因此在創建聯合索引的時候需要注意索引創建的順序。例如,我們創建了一個聯合索引是 idx(name,age,sex),那么當我們使用,姓名+年齡+性別、姓名+年齡、姓名等這種最左前綴查詢條件時,就會觸發聯合索引進行查詢;然而如果非最左匹配的查詢條件,例如,性別+姓名這種查詢條件就不會觸發聯合索引。 當然,當我們已經有了(name,age)這個聯合索引之后,一般情況下就不需要在 name 字段單獨創建索引了,這樣就可以少維護一個索引。 * [ ] 慢查詢 慢查詢通常的排查手段是先使用慢查詢日志功能,查詢出比較慢的 SQL 語句,然后再通過 explain 來查詢 SQL 語句的執行計劃,最后分析并定位出問題的根源,再進行處理。 慢查詢日志指的是在 MySQL 中可以通過配置來開啟慢查詢日志的記錄功能,超過 long_query_time 值的 SQL 將會被記錄在日志中。我們可以通過設置“slow_query_log=1”來開啟慢查詢,它的開啟方式有兩種: * 通過 MySQL 命令行的模式進行開啟,只需要執行“set global slow_query_log=1”即可,然而這種配置模式再重啟 MySQL 服務之后就會失效; * 另一種方式可通過修改 MySQL 配置文件的方式進行開啟,我們需要配置 my.cnf 中的“slow_query_log=1”即可,并且可以通過設置“slow_query_log_file=/tmp/mysql_slow.log”來配置慢查詢日志的存儲目錄,但這種方式配置完成之后需要重啟 MySQL 服務器才可生效。 需要注意的是,在開啟慢日志功能之后,會對 MySQL 的性能造成一定的影響,因此在生產環境中要慎用此功能。 explain 執行計劃的使用示例 SQL 如下: ``` explain select * from person where uname = 'Java'; ``` 它的執行結果如下圖所示: ![](https://img.kancloud.cn/9b/92/9b9212035ac776a66e05e1f703764af7_1986x272.png) 摘要說明如下表所示: ![](https://img.kancloud.cn/0f/d6/0fd666a7856f5471d3d24fa1b12b85c6_1261x824.png) 以上字段中最重要的就是 type 字段,它的所有值如下所示: ![](https://img.kancloud.cn/97/59/975920616f11e04edddcf05f3fee5a82_1261x649.png) 當 type 為 all 時,則表示全表掃描,因此效率會比較低,此時需要查看一下為什么會造成此種原因,是沒有創建索引還是索引創建的有問題?以此來優化整個 MySQL 運行的速度。 #### 小結 本課時我們從三個維度講了 MySQL 的優化手段:SQL 和索引優化、數據庫結構優化以及系統硬件優化等;同時深入到每個維度中,詳細地介紹了 MySQL 具體的優化細節;最后我們講了聯合索引的最左匹配原則,以及慢查詢的具體解決方案。
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