MySQL性能

最大数据量

抛开数据量和并发数,谈性能都是耍流氓。MySQL没有限制单表最大记录数,它取决于操作系统对文件大小的限制。

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《阿里巴巴Java开发手册》提出单表行数超过500万行或者单表容量超过2GB,才推荐分库分表。性能由综合因素决定,抛开业务复杂度,影响程度依次是硬件配置、MySQL配置、数据表设计、索引优化。500万这个值仅供参考,并非铁律。微信搜索web_resource 关注获取更多推送。

博主曾经操作过超过4亿行数据的单表,分页查询最新的20条记录耗时0.6秒,SQL语句大致是select field_1,field_2 from table where id < #{prePageMinId} order by id desc limit 20,prePageMinId是上一页数据记录的最小ID。

虽然当时查询速度还凑合,随着数据不断增长,有朝一日必定不堪重负。分库分表是个周期长而风险高的大活儿,应该尽可能在当前结构上优化,比如升级硬件、迁移历史数据等等,实在没辙了再分。对分库分表感兴趣的同学可以阅读分库分表的基本思想。

最大并发数

并发数是指同一时刻数据库能处理多少个请求,由max_connections和max_user_connections决定。max_connections是指MySQL实例的最大连接数,上限值是16384,max_user_connections是指每个数据库用户的最大连接数。

MySQL会为每个连接提供缓冲区,意味着消耗更多的内存。如果连接数设置太高硬件吃不消,太低又不能充分利用硬件。一般要求两者比值超过10%,计算方法如下:

max_used_connections / max_connections * 100% = 3/100 *100% ≈ 3%

查看最大连接数与响应最大连接数:

show variables like '%max_connections%';
show variables like '%max_user_connections%';

在配置文件my.cnf中修改最大连接数

[mysqld]
max_connections = 100
max_used_connections = 20

查询耗时0.5秒

建议将单次查询耗时控制在0.5秒以内,0.5秒是个经验值,源于用户体验的3秒原则。如果用户的操作3秒内没有响应,将会厌烦甚至退出。响应时间=客户端UI渲染耗时+网络请求耗时+应用程序处理耗时+查询数据库耗时,0.5秒就是留给数据库1/6的处理时间。

实施原则

相比NoSQL数据库,MySQL是个娇气脆弱的家伙。它就像体育课上的女同学,一点纠纷就和同学闹别扭(扩容难),跑两步就气喘吁吁(容量小并发低),常常身体不适要请假(SQL约束太多)。如今大家都会搞点分布式,应用程序扩容比数据库要容易得多,所以实施原则是数据库少干活,应用程序多干活。

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数据表设计

数据类型

数据类型的选择原则:更简单或者占用空间更小。

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避免空值

MySQL中字段为NULL时依然占用空间,会使索引、索引统计更加复杂。从NULL值更新到非NULL无法做到原地更新,容易发生索引分裂影响性能。尽可能将NULL值用有意义的值代替,也能避免SQL语句里面包含is not null的判断。微信搜索web_resource 关注获取更多推送。微信搜索web_resource 关注获取更多推送。

text类型优化

由于text字段储存大量数据,表容量会很早涨上去,影响其他字段的查询性能。建议抽取出来放在子表里,用业务主键关联。

索引优化

索引分类

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索引优化

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合理使用覆盖索引,如下所示:

select login_name, nick_name from member where login_name = ?

login_name, nick_name两个字段建立组合索引,比login_name简单索引要更快。

SQL优化

分批处理

博主小时候看到鱼塘挖开小口子放水,水面有各种漂浮物。浮萍和树叶总能顺利通过出水口,而树枝会挡住其他物体通过,有时还会卡住,需要人工清理。MySQL就是鱼塘,最大并发数和网络带宽就是出水口,用户SQL就是漂浮物。微信搜索web_resource 关注获取更多推送。

不带分页参数的查询或者影响大量数据的update和delete操作,都是树枝,我们要把它打散分批处理,举例说明:

业务描述:更新用户所有已过期的优惠券为不可用状态。

SQL语句:

update status=0 FROM `coupon` WHERE expire_date <= #{currentDate} and status=1;

如果大量优惠券需要更新为不可用状态,执行这条SQL可能会堵死其他SQL,分批处理伪代码如下:

int pageNo = 1;
int PAGE_SIZE = 100;
while(true) {
    List<Integer> batchIdList = queryList('select id FROM `coupon` WHERE expire_date <= #{currentDate} and status = 1 limit #{(pageNo-1) * PAGE_SIZE},#{PAGE_SIZE}');
    if (CollectionUtils.isEmpty(batchIdList)) {
        return;
    }
    update('update status = 0 FROM `coupon` where status = 1 and id in #{batchIdList}')
    pageNo ++;
}

操作符<>优化

通常<>操作符无法使用索引,举例如下,查询金额不为100元的订单:

select id from orders where amount != 100;

如果金额为100的订单极少,这种数据分布严重不均的情况下,有可能使用索引。鉴于这种不确定性,采用union聚合搜索结果,改写方法如下:

(select id from orders where amount > 100)
 union all
(select id from orders where amount < 100 and amount > 0)

OR优化

在Innodb引擎下or无法使用组合索引,比如:

select id,product_name from orders where mobile_no = '13421800407' or user_id = 100;

OR无法命中mobile_no + user_id的组合索引,可采用union,如下所示:

(select id,product_name from orders where mobile_no = '13421800407')
 union
(select id,product_name from orders where user_id = 100);

此时id和product_name字段都有索引,查询才最高效.

IN优化

IN适合主表大子表小,EXIST适合主表小子表大。由于查询优化器的不断升级,很多场景这两者性能差不多一样了。

尝试改为join查询,举例如下:

`select id from orders where user_id in (select id from user where level = 'VIP')`;

采用JOIN如下所示:

select o.id from orders o left join user u on o.user_id = u.id where u.level = 'VIP';

不做列运算

通常在查询条件列运算会导致索引失效,如下所示:

查询当日订单

select id from order where date_format(create_time,'%Y-%m-%d') = '2019-07-01';

date_format函数会导致这个查询无法使用索引,改写后:

select id from order where create_time between '2019-07-01 00:00:00' and '2019-07-01 23:59:59';

避免Select all

如果不查询表中所有的列,避免使用SELECT *,它会进行全表扫描,不能有效利用索引。

Like优化

like用于模糊查询,举个例子(field已建立索引):

SELECT column FROM table WHERE field like '%keyword%';

这个查询未命中索引,换成下面的写法:

SELECT column FROM table WHERE field like 'keyword%';

去除了前面的%查询将会命中索引,但是产品经理一定要前后模糊匹配呢?全文索引fulltext可以尝试一下,但Elasticsearch才是终极武器。

Join优化

join的实现是采用Nested Loop Join算法,就是通过驱动表的结果集作为基础数据,通过该结数据作为过滤条件到下一个表中循环查询数据,然后合并结果。如果有多个join,则将前面的结果集作为循环数据,再次到后一个表中查询数据。

驱动表和被驱动表尽可能增加查询条件,满足ON的条件而少用Where,用小结果集驱动大结果集。

被驱动表的join字段上加上索引,无法建立索引的时候,设置足够的Join Buffer Size。

禁止join连接三个以上的表,尝试增加冗余字段。微信搜索web_resource 关注获取更多推送。

Limit优化

limit用于分页查询时越往后翻性能越差,解决的原则:缩小扫描范围,如下所示:

select * from orders order by id desc limit 100000,10

耗时0.4秒

select * from orders order by id desc limit 1000000,10

耗时5.2秒

先筛选出ID缩小查询范围,写法如下:

select * from orders where id > (select id from orders order by id desc  limit 1000000, 1) order by id desc limit 0,10

耗时0.5秒

如果查询条件仅有主键ID,写法如下:

select id from orders where id between 1000000 and 1000010 order by id desc

耗时0.3秒

如果以上方案依然很慢呢?只好用游标了,感兴趣的朋友阅读JDBC使用游标实现分页查询的方法

Insert into select数据同步sql的坑

Insert into select请慎用。这天xxx接到一个需求,需要将表A的数据迁移到表B中去做一个备份。本想通过程序先查询查出来然后批量插入。但xxx觉得这样有点慢,需要耗费大量的网络I/O,决定采取别的方法进行实现。通过在Baidu的海洋里遨游,他发现了可以使用insert into select实现,这样就可以避免使用网络I/O,直接使用SQL依靠数据库I/O完成,这样简直不要太棒了。然后他就被开除了。

由于数据数据库中order_today数据量过大,当时好像有700W了并且每天在以30W的速度增加。所以上司命令xxx将order_today内的部分数据迁移到order_record中,并将order_today中的数据删除。这样来降低order_today表中的数据量。
由于考虑到会占用数据库I/O,为了不影响业务,计划是9:00以后开始迁移,但是xxx在8:00的时候,尝试迁移了少部分数据(1000条),觉得没啥问题,就开始考虑大批量迁移。

在迁移的过程中,应急群是先反应有小部分用户出现支付失败,随后反应大批用户出现支付失败的情况,以及初始化订单失败的情况,同时腾讯也开始报警。

然后xxx就慌了,立即停止了迁移。
本以为停止迁移就就可以恢复了,但是并没有。后面发生的你们可以脑补一下。
在本地建立一个精简版的数据库,并生成了100w的数据。模拟线上发生的情况。

建立表结构

订单表

CREATE TABLE `order_today` (
  `id` varchar(32) NOT NULL COMMENT '主键',
  `merchant_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '商户编号',
  `amount` decimal(15,2) NOT NULL COMMENT '订单金额',
  `pay_success_time` datetime NOT NULL COMMENT '支付成功时间',
  `order_status` varchar(10) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '支付状态  S:支付成功、F:订单支付失败',
  `remark` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL COMMENT '备注',
  `create_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间 -- 修改时自动更新',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  KEY `idx_merchant_id` (`merchant_id`) USING BTREE COMMENT '商户编号'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

订单记录表

CREATE TABLE order_record like order_today;

今日订单表数据

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模拟迁移

把8号之前的数据都迁移到order_record表中去。

INSERT INTO order_record SELECT
    *
FROM
    order_today
WHERE
    pay_success_time < '2020-03-08 00:00:00';

在navicat中运行迁移的sql,同时开另个一个窗口插入数据,模拟下单。

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从上面可以发现一开始能正常插入,但是后面突然就卡住了,并且耗费了23s才成功,然后才能继续插入。这个时候已经迁移成功了,所以能正常插入了。

出现的原因

在默认的事务隔离级别下:insert into order_record select * from order_today 加锁规则是:order_record表锁,order_today逐步锁(扫描一个锁一个)。

分析执行过程。

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通过观察迁移sql的执行情况你会发现order_today是全表扫描,也就意味着在执行insert into select from 语句时,mysql会从上到下扫描order_today内的记录并且加锁,这样一来不就和直接锁表是一样了。

这也就可以解释,为什么一开始只有少量用户出现支付失败,后续大量用户出现支付失败,初始化订单失败等情况,因为一开始只锁定了少部分数据,没有被锁定的数据还是可以正常被修改为正常状态。由于锁定的数据越来越多,就导致出现了大量支付失败。最后全部锁住,导致无法插入订单,而出现初始化订单失败。

解决方案

由于查询条件会导致order_today全表扫描,什么能避免全表扫描呢,很简单嘛,给pay_success_time字段添加一个idx_pay_suc_time索引就可以了,由于走索引查询,就不会出现扫描全表的情况而锁表了,只会锁定符合条件的记录。

最终的sql

INSERT INTO order_record SELECT
    *
FROM
    order_today FORCE INDEX (idx_pay_suc_time)
WHERE
    pay_success_time <= '2020-03-08 00:00:00';

执行过程

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总结

使用insert into tablA select * from tableB语句时,一定要确保tableB后面的where,order或者其他条件,都需要有对应的索引,来避免出现tableB全部记录被锁定的情况。

其他数据库

作为一名后端开发人员,务必精通作为存储核心的MySQL或SQL Server,也要积极关注NoSQL数据库,他们已经足够成熟并被广泛采用,能解决特定场景下的性能瓶颈。

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