MySQL高性能优化规范建议总结

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2021年11月6日约 5296 字大约 18 分钟

作者: 听风 原文地址: https://www.cnblogs.com/huchong/p/10219318.htmlopen in new window

JavaGuide 已获得作者授权,并对原文内容进行了完善。

数据库命名规范

  • 所有数据库对象名称必须使用小写字母并用下划线分割
  • 所有数据库对象名称禁止使用 MySQL 保留关键字(如果表名中包含关键字查询时,需要将其用单引号括起来)
  • 数据库对象的命名要能做到见名识意,并且最后不要超过 32 个字符
  • 临时库表必须以 tmp_ 为前缀并以日期为后缀,备份表必须以 bak_ 为前缀并以日期 (时间戳) 为后缀
  • 所有存储相同数据的列名和列类型必须一致(一般作为关联列,如果查询时关联列类型不一致会自动进行数据类型隐式转换,会造成列上的索引失效,导致查询效率降低)

数据库基本设计规范

所有表必须使用 InnoDB 存储引擎

没有特殊要求(即 InnoDB 无法满足的功能如:列存储,存储空间数据等)的情况下,所有表必须使用 InnoDB 存储引擎(MySQL5.5 之前默认使用 Myisam,5.6 以后默认的为 InnoDB)。

InnoDB 支持事务,支持行级锁,更好的恢复性,高并发下性能更好。

数据库和表的字符集统一使用 UTF8

兼容性更好,统一字符集可以避免由于字符集转换产生的乱码,不同的字符集进行比较前需要进行转换会造成索引失效,如果数据库中有存储 emoji 表情的需要,字符集需要采用 utf8mb4 字符集。

参考文章:

所有表和字段都需要添加注释

使用 comment 从句添加表和列的备注,从一开始就进行数据字典的维护

尽量控制单表数据量的大小,建议控制在 500 万以内

500 万并不是 MySQL 数据库的限制,过大会造成修改表结构,备份,恢复都会有很大的问题。

可以用历史数据归档(应用于日志数据),分库分表(应用于业务数据)等手段来控制数据量大小

谨慎使用 MySQL 分区表

分区表在物理上表现为多个文件,在逻辑上表现为一个表;

谨慎选择分区键,跨分区查询效率可能更低;

建议采用物理分表的方式管理大数据。

经常一起使用的列放到一个表中

避免更多的关联操作。

禁止在表中建立预留字段

  • 预留字段的命名很难做到见名识义。
  • 预留字段无法确认存储的数据类型,所以无法选择合适的类型。
  • 对预留字段类型的修改,会对表进行锁定。

禁止在数据库中存储文件(比如图片)这类大的二进制数据

在数据库中存储文件会严重影响数据库性能,消耗过多存储空间。

文件(比如图片)这类大的二进制数据通常存储于文件服务器,数据库只存储文件地址信息。

不要被数据库范式所束缚

一般来说,设计关系数据库时需要满足第三范式,但为了满足第三范式,我们可能会拆分出多张表。而在进行查询时需要对多张表进行关联查询,有时为了提高查询效率,会降低范式的要求,在表中保存一定的冗余信息,也叫做反范式。但要注意反范式一定要适度。

禁止在线上做数据库压力测试

禁止从开发环境,测试环境直接连接生产环境数据库

安全隐患极大,要对生产环境抱有敬畏之心!

数据库字段设计规范

优先选择符合存储需要的最小的数据类型

存储字节越小,占用也就空间越小,性能也越好。

a.某些字符串可以转换成数字类型存储比如可以将 IP 地址转换成整型数据。

数字是连续的,性能更好,占用空间也更小。

MySQL 提供了两个方法来处理 ip 地址

  • INET_ATON() : 把 ip 转为无符号整型 (4-8 位)
  • INET_NTOA() :把整型的 ip 转为地址

插入数据前,先用 INET_ATON() 把 ip 地址转为整型,显示数据时,使用 INET_NTOA() 把整型的 ip 地址转为地址显示即可。

b.对于非负型的数据 (如自增 ID,整型 IP,年龄) 来说,要优先使用无符号整型来存储。

无符号相对于有符号可以多出一倍的存储空间

SIGNED INT -2147483648~2147483647
UNSIGNED INT 0~4294967295

c.小数值类型(比如年龄、状态表示如 0/1)优先使用 TINYINT 类型。

避免使用 TEXT,BLOB 数据类型,最常见的 TEXT 类型可以存储 64k 的数据

a. 建议把 BLOB 或是 TEXT 列分离到单独的扩展表中。

MySQL 内存临时表不支持 TEXT、BLOB 这样的大数据类型,如果查询中包含这样的数据,在排序等操作时,就不能使用内存临时表,必须使用磁盘临时表进行。而且对于这种数据,MySQL 还是要进行二次查询,会使 sql 性能变得很差,但是不是说一定不能使用这样的数据类型。

如果一定要使用,建议把 BLOB 或是 TEXT 列分离到单独的扩展表中,查询时一定不要使用 select *而只需要取出必要的列,不需要 TEXT 列的数据时不要对该列进行查询。

2、TEXT 或 BLOB 类型只能使用前缀索引

因为 MySQL 对索引字段长度是有限制的,所以 TEXT 类型只能使用前缀索引,并且 TEXT 列上是不能有默认值的

避免使用 ENUM 类型

  • 修改 ENUM 值需要使用 ALTER 语句;
  • ENUM 类型的 ORDER BY 操作效率低,需要额外操作;
  • ENUM 数据类型存在一些限制比如建议不要使用数值作为 ENUM 的枚举值。

相关阅读:是否推荐使用 MySQL 的 enum 类型? - 架构文摘 - 知乎open in new window

尽可能把所有列定义为 NOT NULL

除非有特别的原因使用 NULL 值,应该总是让字段保持 NOT NULL。

  • 索引 NULL 列需要额外的空间来保存,所以要占用更多的空间;
  • 进行比较和计算时要对 NULL 值做特别的处理。

相关阅读:技术分享 | MySQL 默认值选型(是空,还是 NULL)open in new window

使用 TIMESTAMP(4 个字节) 或 DATETIME 类型 (8 个字节) 存储时间

TIMESTAMP 存储的时间范围 1970-01-01 00:00:01 ~ 2038-01-19-03:14:07

TIMESTAMP 占用 4 字节和 INT 相同,但比 INT 可读性高

超出 TIMESTAMP 取值范围的使用 DATETIME 类型存储

经常会有人用字符串存储日期型的数据(不正确的做法)

  • 缺点 1:无法用日期函数进行计算和比较
  • 缺点 2:用字符串存储日期要占用更多的空间

同财务相关的金额类数据必须使用 decimal 类型

  • 非精准浮点 :float,double
  • 精准浮点 :decimal

decimal 类型为精准浮点数,在计算时不会丢失精度。占用空间由定义的宽度决定,每 4 个字节可以存储 9 位数字,并且小数点要占用一个字节。并且,decimal 可用于存储比 bigint 更大的整型数据

不过, 由于 decimal 需要额外的空间和计算开销,应该尽量只在需要对数据进行精确计算时才使用 decimal 。

单表不要包含过多字段

如果一个表包含过多字段的话,可以考虑将其分解成多个表,必要时增加中间表进行关联。

索引设计规范

限制每张表上的索引数量,建议单张表索引不超过 5 个

索引并不是越多越好!索引可以提高效率同样可以降低效率。

索引可以增加查询效率,但同样也会降低插入和更新的效率,甚至有些情况下会降低查询效率。

因为 MySQL 优化器在选择如何优化查询时,会根据统一信息,对每一个可以用到的索引来进行评估,以生成出一个最好的执行计划,如果同时有很多个索引都可以用于查询,就会增加 MySQL 优化器生成执行计划的时间,同样会降低查询性能。

禁止使用全文索引

全文索引不适用于 OLTP 场景。

禁止给表中的每一列都建立单独的索引

5.6 版本之前,一个 sql 只能使用到一个表中的一个索引,5.6 以后,虽然有了合并索引的优化方式,但是还是远远没有使用一个联合索引的查询方式好。

每个 InnoDB 表必须有个主键

InnoDB 是一种索引组织表:数据的存储的逻辑顺序和索引的顺序是相同的。每个表都可以有多个索引,但是表的存储顺序只能有一种。

InnoDB 是按照主键索引的顺序来组织表的

  • 不要使用更新频繁的列作为主键,不适用多列主键(相当于联合索引)
  • 不要使用 UUID,MD5,HASH,字符串列作为主键(无法保证数据的顺序增长)
  • 主键建议使用自增 ID 值

常见索引列建议

  • 出现在 SELECT、UPDATE、DELETE 语句的 WHERE 从句中的列
  • 包含在 ORDER BY、GROUP BY、DISTINCT 中的字段
  • 并不要将符合 1 和 2 中的字段的列都建立一个索引, 通常将 1、2 中的字段建立联合索引效果更好
  • 多表 join 的关联列

如何选择索引列的顺序

建立索引的目的是:希望通过索引进行数据查找,减少随机 IO,增加查询性能 ,索引能过滤出越少的数据,则从磁盘中读入的数据也就越少。

  • 区分度最高的放在联合索引的最左侧(区分度=列中不同值的数量/列的总行数)
  • 尽量把字段长度小的列放在联合索引的最左侧(因为字段长度越小,一页能存储的数据量越大,IO 性能也就越好)
  • 使用最频繁的列放到联合索引的左侧(这样可以比较少的建立一些索引)

避免建立冗余索引和重复索引(增加了查询优化器生成执行计划的时间)

  • 重复索引示例:primary key(id)、index(id)、unique index(id)
  • 冗余索引示例:index(a,b,c)、index(a,b)、index(a)

对于频繁的查询优先考虑使用覆盖索引

覆盖索引:就是包含了所有查询字段 (where,select,order by,group by 包含的字段) 的索引

覆盖索引的好处:

  • 避免 InnoDB 表进行索引的二次查询: InnoDB 是以聚集索引的顺序来存储的,对于 InnoDB 来说,二级索引在叶子节点中所保存的是行的主键信息,如果是用二级索引查询数据的话,在查找到相应的键值后,还要通过主键进行二次查询才能获取我们真实所需要的数据。而在覆盖索引中,二级索引的键值中可以获取所有的数据,避免了对主键的二次查询 ,减少了 IO 操作,提升了查询效率。
  • 可以把随机 IO 变成顺序 IO 加快查询效率: 由于覆盖索引是按键值的顺序存储的,对于 IO 密集型的范围查找来说,对比随机从磁盘读取每一行的数据 IO 要少的多,因此利用覆盖索引在访问时也可以把磁盘的随机读取的 IO 转变成索引查找的顺序 IO。

索引 SET 规范

尽量避免使用外键约束

  • 不建议使用外键约束(foreign key),但一定要在表与表之间的关联键上建立索引
  • 外键可用于保证数据的参照完整性,但建议在业务端实现
  • 外键会影响父表和子表的写操作从而降低性能

数据库 SQL 开发规范

优化对性能影响较大的 SQL 语句

要找到最需要优化的 SQL 语句。要么是使用最频繁的语句,要么是优化后提高最明显的语句,可以通过查询 MySQL 的慢查询日志来发现需要进行优化的 SQL 语句;

充分利用表上已经存在的索引

避免使用双%号的查询条件。如:a like '%123%',(如果无前置%,只有后置%,是可以用到列上的索引的)

一个 SQL 只能利用到复合索引中的一列进行范围查询。如:有 a,b,c 列的联合索引,在查询条件中有 a 列的范围查询,则在 b,c 列上的索引将不会被用到。

在定义联合索引时,如果 a 列要用到范围查找的话,就要把 a 列放到联合索引的右侧,使用 left join 或 not exists 来优化 not in 操作,因为 not in 也通常会使用索引失效。

禁止使用 SELECT * 必须使用 SELECT <字段列表> 查询

  • SELECT * 消耗更多的 CPU 和 IO 以网络带宽资源
  • SELECT * 无法使用覆盖索引
  • SELECT <字段列表> 可减少表结构变更带来的影响

禁止使用不含字段列表的 INSERT 语句

如:

insert into t values ('a','b','c');

应使用:

insert into t(c1,c2,c3) values ('a','b','c');

建议使用预编译语句进行数据库操作

  • 预编译语句可以重复使用这些计划,减少 SQL 编译所需要的时间,还可以解决动态 SQL 所带来的 SQL 注入的问题。
  • 只传参数,比传递 SQL 语句更高效。
  • 相同语句可以一次解析,多次使用,提高处理效率。

避免数据类型的隐式转换

隐式转换会导致索引失效如:

select name,phone from customer where id = '111';

详细解读可以看:MySQL 中的隐式转换造成的索引失效 这篇文章。

避免使用子查询,可以把子查询优化为 join 操作

通常子查询在 in 子句中,且子查询中为简单 SQL(不包含 union、group by、order by、limit 从句) 时,才可以把子查询转化为关联查询进行优化。

子查询性能差的原因: 子查询的结果集无法使用索引,通常子查询的结果集会被存储到临时表中,不论是内存临时表还是磁盘临时表都不会存在索引,所以查询性能会受到一定的影响。特别是对于返回结果集比较大的子查询,其对查询性能的影响也就越大。由于子查询会产生大量的临时表也没有索引,所以会消耗过多的 CPU 和 IO 资源,产生大量的慢查询。

避免使用 JOIN 关联太多的表

对于 MySQL 来说,是存在关联缓存的,缓存的大小可以由 join_buffer_size 参数进行设置。

在 MySQL 中,对于同一个 SQL 多关联(join)一个表,就会多分配一个关联缓存,如果在一个 SQL 中关联的表越多,所占用的内存也就越大。

如果程序中大量的使用了多表关联的操作,同时 join_buffer_size 设置的也不合理的情况下,就容易造成服务器内存溢出的情况,就会影响到服务器数据库性能的稳定性。

同时对于关联操作来说,会产生临时表操作,影响查询效率,MySQL 最多允许关联 61 个表,建议不超过 5 个。

减少同数据库的交互次数

数据库更适合处理批量操作,合并多个相同的操作到一起,可以提高处理效率。

对应同一列进行 or 判断时,使用 in 代替 or

in 的值不要超过 500 个,in 操作可以更有效的利用索引,or 大多数情况下很少能利用到索引。

禁止使用 order by rand() 进行随机排序

order by rand() 会把表中所有符合条件的数据装载到内存中,然后在内存中对所有数据根据随机生成的值进行排序,并且可能会对每一行都生成一个随机值,如果满足条件的数据集非常大,就会消耗大量的 CPU 和 IO 及内存资源。

推荐在程序中获取一个随机值,然后从数据库中获取数据的方式。

WHERE 从句中禁止对列进行函数转换和计算

对列进行函数转换或计算时会导致无法使用索引

不推荐:

where date(create_time)='20190101'

推荐:

where create_time >= '20190101' and create_time < '20190102'

在明显不会有重复值时使用 UNION ALL 而不是 UNION

  • UNION 会把两个结果集的所有数据放到临时表中后再进行去重操作
  • UNION ALL 不会再对结果集进行去重操作

拆分复杂的大 SQL 为多个小 SQL

  • 大 SQL 逻辑上比较复杂,需要占用大量 CPU 进行计算的 SQL
  • MySQL 中,一个 SQL 只能使用一个 CPU 进行计算
  • SQL 拆分后可以通过并行执行来提高处理效率

程序连接不同的数据库使用不同的账号,禁止跨库查询

  • 为数据库迁移和分库分表留出余地
  • 降低业务耦合度
  • 避免权限过大而产生的安全风险

数据库操作行为规范

超 100 万行的批量写 (UPDATE,DELETE,INSERT) 操作,要分批多次进行操作

大批量操作可能会造成严重的主从延迟

主从环境中,大批量操作可能会造成严重的主从延迟,大批量的写操作一般都需要执行一定长的时间,而只有当主库上执行完成后,才会在其他从库上执行,所以会造成主库与从库长时间的延迟情况

binlog 日志为 row 格式时会产生大量的日志

大批量写操作会产生大量日志,特别是对于 row 格式二进制数据而言,由于在 row 格式中会记录每一行数据的修改,我们一次修改的数据越多,产生的日志量也就会越多,日志的传输和恢复所需要的时间也就越长,这也是造成主从延迟的一个原因

避免产生大事务操作

大批量修改数据,一定是在一个事务中进行的,这就会造成表中大批量数据进行锁定,从而导致大量的阻塞,阻塞会对 MySQL 的性能产生非常大的影响。

特别是长时间的阻塞会占满所有数据库的可用连接,这会使生产环境中的其他应用无法连接到数据库,因此一定要注意大批量写操作要进行分批

对于大表使用 pt-online-schema-change 修改表结构

  • 避免大表修改产生的主从延迟
  • 避免在对表字段进行修改时进行锁表

对大表数据结构的修改一定要谨慎,会造成严重的锁表操作,尤其是生产环境,是不能容忍的。

pt-online-schema-change 它会首先建立一个与原表结构相同的新表,并且在新表上进行表结构的修改,然后再把原表中的数据复制到新表中,并在原表中增加一些触发器。把原表中新增的数据也复制到新表中,在行所有数据复制完成之后,把新表命名成原表,并把原来的表删除掉。把原来一个 DDL 操作,分解成多个小的批次进行。

禁止为程序使用的账号赋予 super 权限

  • 当达到最大连接数限制时,还运行 1 个有 super 权限的用户连接
  • super 权限只能留给 DBA 处理问题的账号使用

对于程序连接数据库账号,遵循权限最小原则

  • 程序使用数据库账号只能在一个 DB 下使用,不准跨库
  • 程序使用的账号原则上不准有 drop 权限