面试官:MySQL的优化方案有哪些

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原文链接: mp.weixin.qq.com/s/_4EpB57Tg… 作者:王磊

性能优化(Optimize)是在保证系统正确性的前提下,能够更快速响应请求的一种手段。

有些性能问题,比如慢查询等,如果积累到一定的程度或者是遇到急速上升的并发请求之后,会导致严重的后果,轻则造成服务繁忙,重则导致应用不可用。就像一颗即将被引爆的定时炸弹,时刻威胁着我们。因此在上线项目之前需要严格的把关,以确保 MySQL 能够以最优的状态进行运行。

同时,在面试中关于 MySQL 优化的知识点,都是重点考查内容。

面试题:MySQL 的优化方案有哪些?

MySQL 数据库常见的优化手段分为三个层面,每个大的方向中又包含多个小的优化点:

  • SQL 和索引优化

  • 数据库结构优化

  • 系统硬件优化

SQL 和索引优化

使用正确的索引

索引是数据库中最重要的概念之一,也是提高数据库性能最有效的手段之一,它的诞生本身就是为了提高数据查询效率的,就像字典的目录一样,通过目录可以很快找到相关的内容。

假如我们没有添加索引,那么在查询时就会触发全表扫描,因此查询的数据就会很多,并且查询效率会很低,为了提高查询的性能,我们就需要给最常使用的查询字段上,添加相应的索引,这样才能提高查询的性能。

  1. 尽可能使用主键查询,而非其他索引查询。因为主键查询不会触发回表查询,因此节省了一部分时间,变相提高了查询的性能。

  2. 在 MySQL 5.0 之前的版本要尽量避免使用 or 查询,可以使用 union 或者子查询来替代。因为早期的 MySQL 版本使用 or 查询可能会导致索引失效,在 MySQL 5.0 之后的版本中引入了索引合并,简单来说就是把多条件查询,比如 orand 查询的结果集进行合并交集或并集的功能,因此就不会导致索引失效的问题了。

  3. 避免在 where 查询条件中使用 != 或者 <> 操作符。因为这些操作符会导致查询引擎放弃索引而进行全表扫描。

  4. 适当使用前缀索引。MySQL 支持前缀索引,也就是说我们可以定义字符串的一部分来作为索引。我们知道索引越长占用的磁盘空间就越大,那么在相同数据页中能放下的索引值也就越少,这就意味着搜索索引需要的查询时间也就越长,进而查询的效率就会降低,所以我们可以适当的选择使用前缀索引,以减少空间的占用和提高查询效率。比如,邮箱的后缀都是固定的 @xxx.com,那么类似这种后面几位为固定值的字段就非常适合定义为前缀索引。

查询具体的字段而非全部字段

要尽量避免使用 select* ,而是查询需要的字段,这样可以提升速度,以及减少网络传输的带宽压力。

优化子查询

尽量使用 Join 语句来替代子查询。

因为子查询是嵌套查询,而嵌套查询会新创建一张临时表,而临时表的创建与销毁会占用一定的系统资源以及花费一定的时间,但 Join 语句并不会创建临时表,因此性能会更高。

注意查询结果集

尽量使用小表驱动大表的方式进行查询,也就是如果 B 表的数据小于 A 表的数据,那执行的顺序就是先查 B 表再查 A 表,具体查询语句如下:

select name from A where id in (select id from B);
复制代码

不要在列上进行运算操作

不要在列字段上进行算术运算或其他表达式运算,否则可能会导致查询引擎无法正确使用索引,从而影响了查询的效率。

适当增加冗余字段

增加冗余字段可以减少大量的连表查询。因为多张表的连表查询性能很低,所有可以适当的增加冗余字段,以减少多张表的关联查询,这是以空间换时间的优化策略。

数据库结构优化

最小数据长度

一般说来数据库的表越小,那么它的查询速度就越快,因此为了提高表的效率,应该将表的字段设置的尽可能小,比如身份证号,可以设置为 char(18) 就不要设置为 varchar(18)

使用最简单数据类型

能使用 int 类型就不要使用 varchar 类型,因为 int 类型比 varchar 类型的查询效率更高。

尽量少定义 text 类型

text 类型的查询效率很低,如果必须要使用 text 定义字段,可以把此字段分离成子表,需要查询此字段时使用联合查询,这样可以提高主表的查询效率。

适当分表、分库策略

分表和分库方案也是我们经常说的 垂直分隔(分表)水平分隔(分库)

分表是指当一张表中的字段更多时,可以尝试将一张大表拆分为多张子表,把使用比较高频的主信息放入主表中,其他的放入子表,这样我们大部分查询只需要查询字段更少的主表就可以完成了,从而有效地提高了查询的效率。

分库是指将一个数据库分为多个数据库。比如我们把一个数据库拆分为了多个数据库,一个主数据库用于写入和修改数据,其他的用于同步主数据并提供给客户端查询,这样就把一个库的读和写的压力,分摊给了多个库,从而提高了数据库整体的运行效率。

硬件优化

MySQL 对硬件的要求主要体现在三个方面: 磁盘、网络和内存

磁盘

磁盘应该尽量使用有高性能读写能力的磁盘,比如固态硬盘,这样就可以减少 I/O 运行的时间,从而提高了 MySQL 整体的运行效率。

磁盘也可以尽量使用多个小磁盘而不是一个大磁盘,因为磁盘的转速是固定的,有多个小磁盘就相当于拥有多个并行运行的磁盘一样。

网络

保证网络带宽的通畅(低延迟)以及够大的网络带宽是 MySQL 正常运行的基本条件,如果条件允许的话也可以设置多个网卡,以提高网络高峰期 MySQL 服务器的运行效率。

内存

MySQL 服务器的内存越大,那么存储和缓存的信息也就越多,而内存的性能是非常高的,从而提高了整个 MySQL 的运行效率。

MySQL 性能优化的方案很多,因此它可以全面地考查一个程序员的经验是否丰富。当然对于这个问题的回答也是可深可浅,不同的岗位对此问题的要求也是不同的。MySQL 可以引申出更多的面试问题,比如:

  • 联合索引需要注意什么问题?

  • 如何排查慢查询?

正确使用联合索引

使用了 B+ 树的 MySQL 数据库引擎,比如 InnoDB 引擎,在每次查询复合字段时是从左往右匹配数据的,因此在创建联合索引的时候需要注意索引创建的顺序。

例如,我们创建了一个联合索引是 idx(name,age,sex) ,那么当我们使用 姓名+年龄+性别姓名+年龄姓名 等这种最左前缀查询条件时,就会触发联合索引进行查询;然而如果非最左匹配的查询条件,例如 性别+姓名 这种查询条件就不会触发联合索引。

当然,当我们已经有了 (name,age) 这个联合索引之后,一般情况下就不需要在 name 字段单独创建索引了,这样就可以少维护一个索引。

慢查询

慢查询通常的排查手段是先使用慢查询日志功能,查询出比较慢的 SQL 语句,然后再通过 explain 来查询 SQL 语句的执行计划,最后分析并定位出问题的根源,再进行处理。

慢查询日志指的是在 MySQL 中可以通过配置来开启慢查询日志的记录功能,超过 long_query_time 值的 SQL 将会被记录在日志中。我们可以通过设置 slow_query_log=1 来开启慢查询,它的开启方式有两种:

  1. 通过 MySQL 命令行的模式进行开启,只需要执行 set global slow_query_log=1 即可,然而这种配置模式再重启 MySQL 服务之后就会失效;

  2. 通过修改 MySQL 配置文件的方式进行开启,我们需要配置 my.cnf 中的 slow_query_log=1 ,并且可以通过设置 slow_query_log_file=/tmp/mysql_slow.log 来配置慢查询日志的存储目录,但这种方式配置完成之后需要重启 MySQL 服务器才可生效。

需要注意的是:在开启慢日志功能之后,MySQL 的性能会受到一定影响,因此在生产环境中要慎用此功能。

explain 执行计划的使用示例 SQL 如下:

explain select * from person where uname = 'Java';
复制代码

摘要说明如下表:

以上字段中最重要的就是 type 字段,它的所有值如下所示:

typeall 时,则表示全表扫描,因此效率会比较低。此时需要查看一下为什么会造成此种原因,是没有创建索引,还是创建的索引有问题?以此来优化整个 MySQL 运行的速度。

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稀土掘金
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