北大青鸟设计培训：mysql数据库的优化方法？

我们都知道，服务器数据库的开发一般都是通过java或者是PHP语言来编程实现的，而为了提高我们数据库的运行速度和效率，数据库优化也成为了我们每日的工作重点，今天，昌平IT培训http://www.kmbdqn.cn/就一起来了解一下mysql服务器数据库的优化方法。

为什么要了解索引真实案例案例一：大学有段时间学习爬虫，爬取了知乎300w用户答题数据，存储到mysql数据中。

那时不了解索引，一条简单的“根据用户名搜索全部回答的sql“需要执行半分钟左右，完全满足不了正常的使用。

案例二：近线上应用的数据库频频出现多条慢sql风险提示，而工作以来，对数据库优化方面所知甚少。

例如一个用户数据页面需要执行很多次数据库查询，性能很慢，通过增加超时时间勉强可以访问，但是性能上需要优化。

索引的优点合适的索引，可以大大减小mysql服务器扫描的数据量，避免内存排序和临时表，提高应用程序的查询性能。

索引的类型mysql数据中有多种索引类型，primarykey，unique，normal，但底层存储的数据结构都是BTREE有些存储引擎还提供hash索引，全文索引。

BTREE是常见的优化要面对的索引结构，都是基于BTREE的讨论。

B-TREE查询数据简单暴力的方式是遍历所有记录如果数据不重复，就可以通过组织成一颗排序二叉树，通过二分查找算法来查询，大大提高查询性能。

而BTREE是一种更强大的排序树，支持多个分支，高度更低，数据的插入、删除、更新更快。

现代数据库的索引文件和文件系统的文件块都被组织成BTREE。

btree的每个节点都包含有key，data和只想子节点指针。

btree有度的概念d>=1。

假设btree的度为d，则每个内部节点可以有n=[d+1，2d+1)个key，n+1个子节点指针。

树的大高度为h=Logb[(N+1)/2]。

索引和文件系统中，B-TREE的节点常设计成接近一个内存页大小(也是磁盘扇区大小)，且树的度非常大。

这样磁盘I/O的次数，就等于树的高度h。

假设b=100，一百万个节点的树，h将只有3层。

即，只有3次磁盘I/O就可以查找完毕，性能非常高。

索引查询建立索引后，合适的查询语句才能大发挥索引的优势。

另外，由于查询优化器可以解析客户端的sql语句，会调整sql的查询语句的条件顺序去匹配合适的索引。

为了能最小化磁盘I/O MyISAM 存储引擎采用了很多数据库系统使用的一种策略 它采用一种机制将最经常访问的表保存在内存区块中

对索引区块来说 它维护着一个叫索引缓存(索引缓冲)的结构体 这个结构体中放著许多那些最常使用的索引区块的缓冲区块 对数据区块来说 MySQL没有使用特定的缓存 它依靠 *** 作系统的本地文件系统缓存

本章首先描述了 MyISAM 索引缓存的基本 *** 作 然后讨论在MySQL 中所做的改进 它提高了索引缓存性能 同时能更好地控制缓存 *** 作

线程之间不再是串行地访问索引缓存 多个线程可以并行地访问索引缓存 可以设置多个索引缓存 同时也能指定数据表索引到特定的缓存中

索引缓存机制对 ISAM 表同样适用 不过 这种有效性正在减弱 自从MySQL 开始 MyISAM 表类型引进之后 ISAM 就不再建议使用了 MySQL 更是延续了这个趋势 ISAM 类型默认被禁用了

可以通过系统变量 key_buffer_size 来控制索引缓存区块的大小 如果这个值大小为 那么就不使用缓存 当这个值小得于不足以分配区块缓冲的最小数量( )时 也不会使用缓存

当索引缓存无法 *** 作时 索引文件就只通过 *** 作系统提供的本地文件系统缓冲来访问(换言之 表索引区块采用的访问策略和数据区块的一致)

一个索引区块在 MyISAM 索引文件中是一个连续访问的单元 通常这个索引区块的大小和B树索引节点大小一样(索引在磁盘中是以B树结构来表示的 这个树的底部时叶子节点 叶子节点之上则是非叶子节点)

在索引缓存结构中所有的区块大小都是一样的 这个值可能等于 大于 或小于表的索引区块大小 通常这两个值是不一样的

当必须访问来自任何表的索引区块时 服务器首先检查在索引缓存中是否有可用的缓冲区块 如果有 服务器就访问缓存中的数据 而非磁盘 就是说 它直接存取缓存 而不是存取磁盘 否则 服务器选择一个(多个)包含其它不同表索引区块的缓存缓冲区块 将它的内容替换成请求表的索引区块的拷贝 一旦新的索引区块在缓存中了 索引数据就可以存取了

当发生被选中要替换的区块内容修改了的情况时 这个区块就被认为 脏 了 那么 在替换之前 它的内容就必须先刷新到它指向的标索引

通常服务器遵循LRU(最近最少使用)策略 当要选择替换的区块时 它选择最近最少使用的索引区块 为了想要让选择变得更容易 索引缓存模块会维护一个包含所有使用区块特别的队列(LRU链) 当一个区块被访问了 就把它放到队列的最后位置 当区块要被替换时 在队列开始位置的区块就是最近最少使用的 它就是第一候选删除对象

共享访问索引缓存

在MySQL 以前 访问索引缓存是串行的 两个线程不能并行地访问索引缓存缓冲 服务器处理一个访问索引区块的请求只能等它之前的请求处理完 结果 新的请求所需的索引区块就不在任何索引缓存环冲区块中 因为其他线程把包含这个索引区块的缓冲给更新了

从MySQL 开始 服务器支持共享方式访问索引缓存

没有正在被更新的缓冲可以被多个线程访问

缓冲正被更新时 需要使用这个缓冲的线程只能等到更新完成之后

多个线程可以初始化需要替换缓存区块的请求 只要它们不干扰别的线程(也就是 它们请求不同的索引区块 因此不同的缓存区块被替换)

共享方式访问索引缓存令服务器明显改善了吞吐量

多重索引缓存

共享访问索引缓存改善了性能 却不能完全消除线程间的冲突 它们仍然争抢控制管理存取索引缓存缓冲的结构 为了更进一步减少索引缓存存取冲突 MySQL 提供了多重索引缓存特性 这能将不同的表索引指定到不同的索引缓存

当有多个索引缓存 服务器在处理指定的 MyISAM 表查询时必须知道该使用哪个 默认地 所有的 MyISAM 表索引都缓存在默认的索引缓存中 想要指定到特定的缓存中 可以使用 CACHE INDEX 语句

如下语句所示 指定表的索 t t 和 t 引缓存到名为 hot_cache 的缓存中

mysql> CACHE INDEX t  t  t  IN hot_cache+ + + + + | Table | Op | Msg_type | Msg_text | + + + + + | test t  | assign_to_keycache | status | OK | | test t  | assign_to_keycache | status | OK | | test t  | assign_to_keycache | status | OK | + + + + +

注意 如果服务器编译支持存 ISAM 储引擎了 那么 ISAM 表也使用索引缓存机制 不过 ISAM 表索引只能使用默认的索引缓存而不能自定义

CACHE INDEX 语句中用到的索引缓存是根据用 SET GLOBAL 语句的参数设定的值或者服务器启动参数指定的值创建的 如下 mysql>SET GLOBAL keycache key_buffer_size= * 想要删除索引缓存 只需设置它的大小为 mysql>SET GLOBAL keycache key_buffer_size= 索引缓存变量是一个结构体变量 由名字和组件构成 例如 keycache key_buffer_size keycache 就是缓存名 key_buffer_size 是缓存组件 默认地 表索引在服务器启动时指定到主(默认的)索引缓存中 当一个索引缓存被删掉后 指定到这个缓存的所有索引都被重新指向到了默认索引缓存中去 对一个繁忙的系统来说 我们建议以下三条策略来使用索引缓存 热缓存占用 %的总缓存空间 用于繁重搜索但很少更新的表 冷缓存占用 %的总缓存空间 用于中等强度更新的表 如临时表 冷缓存占用 %的总缓存空间 作为默认的缓存 用于所有其他表 使用三个缓存的一个原因是好处在于 存取一个缓存结构时不会阻止对其他缓存的访问 访问一个表索引的查询不会跟指定到其他缓存的查询竞争 性能提高还表现在以下几点原因 热缓存只用于检索记录 因此它的内容总是不需要变化 所以 无论什么时候一个索引区块需要从磁盘中引入 被选中要替换的缓存区块的内容总是要先被刷新 索引被指向热缓存中后 如果没有需要扫描全部索引的查询 那么对应到B树中非叶子节点的索引区块极可能还保留在缓存中 在临时表里必须频繁执行一个更新 *** 作是相当快的 如果要被更新的节点已经在缓存中了 它无需先从磁盘中读取出来 当临时表的索引大小和冷缓存大小一样时 那么在需要更新一个节点时它已经在缓存中存在的几率是相当高的

中点插入策略

默认地 MySQL 的索引缓存管理系统采用LRU策略来选择要被清除的缓存区块 不过它也支持更完善的方法 叫做 中点插入策略

使用中点插入策略时 LRU链就被分割成两半 一个热子链 一个温子链 两半分割的点不是固定的 不过缓存管理系统会注意不让温子链部分 太短 总是至少包括全部缓存区块的 key_cache_division_limit 比率 key_cache_division_limit 是缓存结构体变量的组件部分 因此它是每个缓存都可以设置这个参数值

当一个索引区块从表中读入缓存时 它首先放在温子链的末尾 当达到一定的点击率(访问这个区块)后 它就提升到热子链中去 目前 要提升一个区块的点击率( )对每个区块来说都是一样的 将来 我们会让点击率依靠B树中对应的索引区块节点的级别 包含非叶子节点的索引区块所要求的提升点击率就低一点 包含叶子节点的B索引树的区块的值就高点

提升起来的区块首先放在热子链的末尾 这个区块在热子链内一直循环 如果这个区块在该子链开头位置停留时间足够长了 它就会被降级回温子链 这个时间是由索引缓存结构体变量的组件 key_cache_age_threshold 值来决定的

这个阀值是这么描述的 一个索引缓存包含了 N 个区块 热子链开头的区块在低于 N*key_cache_age_threshold/ 次访问后就被移动到温子链的开头位置 它又首先成为被删除的候选对象 因为要被替换的区块还是从温子链的开头位置开始的

中点插入策略就能在缓存中总能保持更有价值的区块 如果更喜欢采用LRU策略 只需让 key_cache_division_limit 的值低于默认值

中点插入策略能帮助改善在执行需要有效扫描索引 它会将所有对应到B树中高级别的有价值的节点推出的查询时的性能 为了避免这样 就必须设定 key_cache_division_limit 远远低于 以采用中点插入策略 则在扫描索引 *** 作时那些有价值的频繁点击的节点就会保留在热子链中了

索引预载入

如果索引缓存中有足够的区块用来保存全部索引 或者至少足够保存全部非叶子节点 那么在使用前就载入索引缓存就很有意义了 将索引区块以十分有效的方法预载入索引缓存缓冲 从磁盘中顺序地读取索引区块

没有预载入 查询所需的索引区块仍然需要被放到缓存中去 虽然索引区块要保留在缓存中 因为有足够的缓冲 它们可以从磁盘中随机读取到 而非顺序地

想要预载入缓存 可以使用 LOAD INDEX INTO CACHE 语句 如下语句预载入了表 t 和 t 的索引节点(区块)

mysql> LOAD INDEX INTO CACHE t  t  IGNORE LEAVES+ + + + + | Table | Op | Msg_type | Msg_text | + + + + + | test t  | preload_keys | status | OK | | test t  | preload_keys | status | OK | + + + + +

增加修饰语 IGNORE LEAVES 就只预载入非叶子节点的索引区块 因此 上述语句加载了 t 的全部索引区块 但是只加载 t 的非叶子节点区块

如果使用 CACHE INDEX 语句将索引指向一个索引缓存 将索引区块预先放到那个缓存中去 否则 索引区块只会加载到默认的缓存中去

索引缓存大小

MySQL 引进了对每个索引缓存的新变量 key_cache_block_size 这个变量可以指定每个索引缓存的区块大小 用它就可以来调整索引文件I/O *** 作的性能

当读缓冲的大小和本地 *** 作系统的I/O缓冲大小一样时 就达到了I/O *** 作的最高性能了 但是设置索引节点的大小和I/O缓冲大小一样未必能达到最好的总体性能 读比较大的叶子节点时 服务器会读进来很多不必要的数据 这大大阻碍了读其他叶子节点

目前 还不能控制数据表的索引区块大小 这个大小在服务器创建索引文件 ` MYI 时已经设定好了 它根据数据表的索引大小的定义而定 在很多时候 它设置成和I/O缓冲大小一样 在将来 可以改变它的值 并且会全面采用变量 key_cache_block_size

重建索引缓存

索引缓存可以通过修改其参数值在任何时候重建它 例如

mysql> SET GLOBAL cold_cache key_buffer_size= * *

如果设定索引缓存的结构体变量组件变量 key_buffer_size 或 key_cache_block_size 任何一个的值和它当前的值不一样 服务器就会清空原来的缓存 在新的变量值基础上重建缓存 如果缓存中有任何的 脏 索引块 服务器会先把它们保存起来然后才重建缓存 重新设定其他的索引缓存变量并不会重建缓存

lishixinzhi/Article/program/Oracle/201311/16615

1、选取最适用的字段属性

MySQL 可以很好的支持大数据量的存取，但是一般说来，数据库中的表越小，在它上面执行的查询也就会越快。因此，在创建表的时候，为了获得更好的性能，我们可以将表中字段的宽度设得尽可能小。例如，在定义邮政编码这个字段时，如果将其设置为CHAR(255),显然给数据库增加了不必要的空间，甚至使用VARCHAR这种类型也是多余的，因为CHAR(6)就可以很好的完成任务了。同样的，如果可以的话，我们应该使用MEDIUMINT而不是BIGIN来定义整型字段。

另外一个提高效率的方法是在可能的情况下，应该尽量把字段设置为NOT NULL，这样在将来执行查询的时候，数据库不用去比较NULL值。

对于某些文本字段，例如“省份”或者“性别”，我们可以将它们定义为ENUM类型。因为在MySQL中，ENUM类型被当作数值型数据来处理，而数值型数据被处理起来的速度要比文本类型快得多。这样，我们又可以提高数据库的性能。

2、使用连接（JOIN）来代替子查询(Sub-Queries)

MySQL 从4.1开始支持SQL的子查询。这个技术可以使用SELECT语句来创建一个单列的查询结果，然后把这个结果作为过滤条件用在另一个查询中。例如，我们要将客户基本信息表中没有任何订单的客户删除掉，就可以利用子查询先从销售信息表中将所有发出订单的客户ID取出来，然后将结果传递给主查询，如下所示：

DELETE FROM customerinfo

WHERE CustomerID NOT in (SELECT CustomerID FROM salesinfo )

使用子查询可以一次性的完成很多逻辑上需要多个步骤才能完成的SQL *** 作，同时也可以避免事务或者表锁死，并且写起来也很容易。但是，有些情况下，子查询可以被更有效率的连接（JOIN）.. 替代。例如，假设我们要将所有没有订单记录的用户取出来，可以用下面这个查询完成：

SELECT * FROM customerinfo

WHERE CustomerID NOT in (SELECT CustomerID FROM salesinfo )

如果使用连接（JOIN）.. 来完成这个查询工作，速度将会快很多。尤其是当salesinfo表中对CustomerID建有索引的话，性能将会更好，查询如下：

SELECT * FROM customerinfo

LEFT JOIN salesinfoON customerinfo.CustomerID=salesinfo.

CustomerID

WHERE salesinfo.CustomerID IS NULL

连接（JOIN）.. 之所以更有效率一些，是因为 MySQL不需要在内存中创建临时表来完成这个逻辑上的需要两个步骤的查询工作。

3、使用联合(UNION)来代替手动创建的临时表

MySQL 从 4.0 的版本开始支持 UNION 查询，它可以把需要使用临时表的两条或更多的 SELECT 查询合并的一个查询中。在客户端的查询会话结束的时候，临时表会被自动删除，从而保证数据库整齐、高效。使用 UNION 来创建查询的时候，我们只需要用 UNION作为关键字把多个 SELECT 语句连接起来就可以了，要注意的是所有 SELECT 语句中的字段数目要想同。下面的例子就演示了一个使用 UNION的查询。

SELECT Name, Phone FROM client

UNION

SELECT Name, BirthDate FROM author

UNION

SELECT Name, Supplier FROM product

4、事务

尽管我们可以使用子查询（Sub-Queries）、连接（JOIN）和联合（UNION）来创建各种各样的查询，但不是所有的数据库 *** 作都可以只用一条或少数几条SQL语句就可以完成的。更多的时候是需要用到一系列的语句来完成某种工作。但是在这种情况下，当这个语句块中的某一条语句运行出错的时候，整个语句块的 *** 作就会变得不确定起来。设想一下，要把某个数据同时插入两个相关联的表中，可能会出现这样的情况：第一个表中成功更新后，数据库突然出现意外状况，造成第二个表中的 *** 作没有完成，这样，就会造成数据的不完整，甚至会破坏数据库中的数据。要避免这种情况，就应该使用事务，它的作用是：要么语句块中每条语句都 *** 作成功，要么都失败。换句话说，就是可以保持数据库中数据的一致性和完整性。事物以BEGIN 关键字开始，COMMIT关键字结束。在这之间的一条SQL *** 作失败，那么，ROLLBACK命令就可以把数据库恢复到BEGIN开始之前的状态。

BEGIN

INSERT INTO salesinfo SET CustomerID=14

UPDATE inventory SET Quantity=11

WHERE item='book'

COMMIT

事务的另一个重要作用是当多个用户同时使用相同的数据源时，它可以利用锁定数据库的方法来为用户提供一种安全的访问方式，这样可以保证用户的 *** 作不被其它的用户所干扰。

5、锁定表

尽管事务是维护数据库完整性的一个非常好的方法，但却因为它的独占性，有时会影响数据库的性能，尤其是在很大的应用系统中。由于在事务执行的过程中，数据库将会被锁定，因此其它的用户请求只能暂时等待直到该事务结束。如果一个数据库系统只有少数几个用户

来使用，事务造成的影响不会成为一个太大的问题；但假设有成千上万的用户同时访问一个数据库系统，例如访问一个电子商务网站，就会产生比较严重的响应延迟。

其实，有些情况下我们可以通过锁定表的方法来获得更好的性能。下面的例子就用锁定表的方法来完成前面一个例子中事务的功能。

LOCK TABLE inventory WRITE

SELECT Quantity FROM inventory

WHEREItem='book'

...

UPDATE inventory SET Quantity=11

WHEREItem='book'

UNLOCK TABLES

这里，我们用一个 SELECT 语句取出初始数据，通过一些计算，用 UPDATE 语句将新值更新到表中。包含有 WRITE 关键字的 LOCK TABLE 语句可以保证在 UNLOCK TABLES 命令被执行之前，不会有其它的访问来对 inventory 进行插入、更新或者删除的 *** 作。

6、使用外键

锁定表的方法可以维护数据的完整性，但是它却不能保证数据的关联性。这个时候我们就可以使用外键。例如，外键可以保证每一条销售记录都指向某一个存在的客户。在这里，外键可以把customerinfo 表中的CustomerID映射到salesinfo表中CustomerID，任何一条没有合法CustomerID的记录都不会被更新或插入到 salesinfo中。

CREATE TABLE customerinfo

(

CustomerID INT NOT NULL ,

PRIMARY KEY ( CustomerID )

) TYPE = INNODB

CREATE TABLE salesinfo

(

SalesID INT NOT NULL,

CustomerID INT NOT NULL,

PRIMARY KEY(CustomerID, SalesID),

FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES customerinfo

(CustomerID) ON DELETECASCADE

) TYPE = INNODB

注意例子中的参数“ON DELETE CASCADE”。该参数保证当 customerinfo 表中的一条客户记录被删除的时候，salesinfo 表中所有与该客户相关的记录也会被自动删除。如果要在 MySQL 中使用外键，一定要记住在创建表的时候将表的类型定义为事务安全表 InnoDB类型。该类型不是 MySQL 表的默认类型。定义的方法是在 CREATE TABLE 语句中加上 TYPE=INNODB。如例中所示。

7、使用索引

索引是提高数据库性能的常用方法，它可以令数据库服务器以比没有索引快得多的速度检索特定的行，尤其是在查询语句当中包含有MAX(), MIN()和ORDERBY这些命令的时候，性能提高更为明显。那该对哪些字段建立索引呢？一般说来，索引应建立在那些将用于JOIN, WHERE判断和ORDER BY排序的字段上。尽量不要对数据库中某个含有大量重复的值的字段建立索引。对于一个ENUM类型的字段来说，出现大量重复值是很有可能的情况，例如 customerinfo中的“province”.. 字段，在这样的字段上建立索引将不会有什么帮助；相反，还有可能降低数据库的性能。我们在创建表的时候可以同时创建合适的索引，也可以使用ALTER TABLE或CREATE INDEX在以后创建索引。此外，MySQL

从版本3.23.23开始支持全文索引和搜索。全文索引在 MySQL 中是一个FULLTEXT类型索引，但仅能用于MyISAM 类型的表。对于一个大的数据库，将数据装载到一个没有FULLTEXT索引的表中，然后再使用ALTER TABLE或CREATE INDEX创建索引，将是非常快的。但如果将数据装载到一个已经有FULLTEXT索引的表中，执行过程将会非常慢。

8、优化的查询语句

绝大多数情况下，使用索引可以提高查询的速度，但如果SQL语句使用不恰当的话，索引将无法发挥它应有的作用。下面是应该注意的几个方面。首先，最好是在相同类型的字段间进行比较的 *** 作。在MySQL 3.23版之前，这甚至是一个必须的条件。例如不能将一个建有索引的INT字段和BIGINT字段进行比较；但是作为特殊的情况，在CHAR类型的字段和 VARCHAR类型字段的字段大小相同的时候，可以将它们进行比较。其次，在建有索引的字段上尽量不要使用函数进行 *** 作。

例如，在一个DATE类型的字段上使用YEAE()函数时，将会使索引不能发挥应有的作用。所以，下面的两个查询虽然返回的结果一样，但后者要比前者快得多。

SELECT * FROM order WHERE YEAR(OrderDate)<2001

SELECT * FROM order WHERE OrderDate<"2001-01-01"

同样的情形也会发生在对数值型字段进行计算的时候：

SELECT * FROM inventory WHERE Amount/7<24

SELECT * FROM inventory WHERE Amount<24*7

上面的两个查询也是返回相同的结果，但后面的查询将比前面的一个快很多。第三，在搜索字符型字段时，我们有时会使用 LIKE 关键字和通配符，这种做法虽然简单，但却也是以牺牲系统性能为代价的。例如下面的查询将会比较表中的每一条记录。

SELECT * FROM books

WHERE name like "MySQL%"

但是如果换用下面的查询，返回的结果一样，但速度就要快上很多：

SELECT * FROM books

WHERE name>="MySQL"and name<"MySQM"

最后，应该注意避免在查询中让MySQL进行自动类型转换，因为转换过程也会使索引变得不起作用。

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