系统优化怎么做-数据库优化

前言

目前大部分公司的数据库都是MySQL，虽然现在NoSQL数据库比如mongo, hbase越来越流行了，但传统的MySQL依然是业界用得最多。本文是以MySQL为例。

数据库

数据库是唯一在应用系统中的单点资源，对于数据库的资源的使用要特别小心。有如下几点注意点

1. 数据库作为数据存储的地方，不应该把宝贵的资源用于数据的转换或统计操作，SQL中不使用一些字符转换等操作。
2. 数据库连接资源宝贵，外围系统按需分配使用
3. 数据库不怕高qps的小查询，但害怕慢查询，因此请消灭慢查询。
4. 索引不是越多越好，维护索引资源也耗费数据库运算资源,数据库运算能力宝贵程度大于存储
5. 如果是主从架构，主机器与从机器的网络带宽及稳定性要保证 不在数据库中存储图片、文件等大数据
6. 禁止在线上做数据库压力测试
7. 禁止从测试、开发环境直连线上数据库
8. 不在业务高峰期批量更新、查询数据库
9. 不在MySQL数据库中存放业务逻辑,写储存过程及触发器等
10. 禁止在主库上执行后台管理和统计报表类的功能查询，都放到从库

硬件

• 磁盘

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，推荐使用RAID-0+1磁盘阵列。

• CPU

推荐使用至少4U以上的服务器来专门做数据库服务器，基本上是越多越好

• 内存

服务器内存建议不要小于4GB。基本上是越大越好

系统配置

MySQL配置在my.conf,影响新能的几个关键配置属性

1. 使用INNODB存储引擎 5.5以后的默认引擘，支持事务，行级锁，更好的恢复性，高并发下性能更好，对多核，大内存，ssd等硬件支持更好。
2. 表字符集使用utf8mb4
   使用utf8mb4字符集，如果是汉字，占3个字节，但ASCII码字符还是1个字节；统一，不会有转换产生乱码风险，并能解决符号表情乱码问题；
3. max_connections 最大连接（用户）数
4. innodb_log_file_size
   在高写入负载尤其是大数据集的情况下很重要。这个值越大则性能相对越高，但是要注意到可能会增加恢复时间。设置为64-512MB，根据服务器大小而异
5. Innodb_buffer_pool_pages_data 分配出去， 正在被使用页的数量
6. Innodb_buffer_pool_pages_total 缓冲区总共的页面数 Innodb_page_size
   编译的InnoDB页大小(默认16KB)

调优参考计算方法：

val = Innodb_buffer_pool_pages_data / Innodb_buffer_pool_pages_total * 100%

1. val > 95% 则考虑增大 innodb_buffer_pool_size， 建议使用物理内存的75%
2. val < 95% 则考虑减小 innodb_buffer_pool_size，
3. 建议设置为：

  Innodb_buffer_pool_pages_data * Innodb_page_size * 1.05 / (1024*1024*1024)

数据库表结构

表结构的设计目标除了满足业务以外，尽量减少代码实现上的联表查询操作，因此在设计上可以适当有一些冗余字段的设计，减少数据库IO次数。

现在很流行的ElasticSearch等大数据存储宽表的概念也是这种思想的体现

1. 尽量避免使用分区表 MySQL的分区表实际性能不是很好。 拆分大字段和访问频率低的字段，分离冷热数据
2. 采用合理的分库分表策略，推荐使用HASH进行分表，表名后缀使用十进制数，下标从0开始首次分表尽量多的分，避免二次分表，二次分表的难度和成本较高
3. 单表字段数控制在20个以内
4. 一条完整的建表语句中应包含必要的字段、主键、合理的索引（综合代码中所有的条件语句创建合理的索引，主键必须要有

索引设计

索引是一把双刃剑，它可以提高查询效率但也会降低插入和更新的速度并占用磁盘空间。

1. 单张表中索引数量不超过5个
2. 单个索引中的字段数不超过5个
3. 对字符串使用前缀索引，前缀索引长度不超过10个字符；如果有一个CHAR(200)列，如果在前10个字符内，多数值是惟一的，那么就不要对整个列进行索引。对前10个字符进行索引能够节省大量索引空间，也可能会使查询更快
4. 表必须有主键，不使用UUID、MD5、HASH作为主键，尽量不选择字符串列作为主键；主键建议选择自增id
5. 创建复合索引时区分度较大的字段放在最前面
6. 不在低区分度的字段上创建索引，如“性别”
7. 避免冗余或重复索引
8. 合理创建联合索引（避免冗余），index(a、b、c) 相当于index(a)、index(a、b)、index(a、、b、c)
9. 索引不是越多越好，按实际需要进行创建
10. 每个额外的索引都要占用额外的磁盘空间，并降低写操作的性能
11. 不在索引列进行数学运算和函数运算；
12. 尽量不要使用外键 外键用来保护参照完整性，可在业务端实现，对父表和子表的操作会相互影响，降低可用性
13. 不使用%前导的查询，如like“%xxx”，不使用反向查询，如not in / not like 无法使用索引，导致全表扫描 1. 全表扫描导致buffer pool利用降低

字段设计

1. 尽可能不要使用TEXT、BLOB类型。删除这种值会在数据表中留下很大的"空洞"，可以考虑把BLOB或TEXT列分离到单独的表中
2. 用DECIMAL代替FLOAT和DOUBLE存储精确浮点数。浮点数相对于定点数的优点是在长度一定的情况下，浮点数能够表示更大的数据范围；浮点数的缺点是会引起精度问题
3. 将字符转化为数字
4. 使用TINYINT来代替ENUM类型
5. 字段长度尽量按实际需要进行分配，不要随意分配一个很大的容量 VARCHAR(N)，N表示的是字符数不是字节数，比如VARCHAR(255)，可以最大可存储255个汉字，需要根据实际的宽度来选择N。VARCHAR(N)，N尽可能小，因为6. 6.MySQL一个表中所有的VARCHAR字段最大长度是65535个字节，进行排序和创建临时表一类的内存操作时，会使用N的长度申请内存；
6. 如果可能, 所有字段均定义为not null
7. 使用UNSIGNED存储非负整数 同样的字节数，存储的数值范围更大。如tinyint有符号为-128-127，无符号为0-255
8. 使用TIMESTAMP存储时间. 因为TIMESTAMP使用4字节，DATETIME使用8个字节,同时TIMESTAMP具有自动赋值以及自动更新的特性.
9. 使用INT UNSIGNED存储IPV4
10. 使用VARBINARY存储大小写敏感的变长字符串
11. 禁止在数据库中存储明文密码

思考题

1. 数据库有哪些高可用措施？
2. 如果数据库挂了,怎么保证核心业务是可用的？