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：   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：  摘要說明如下表所示：  以上字段中最重要的就是 type 字段，它的所有值如下所示：  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。