如今，開發(fā)人員不斷地開發(fā)和部署使用 LAMP（Linux?、Apache、MySQL 和 PHP/Perl）架構(gòu)的應(yīng)用程序。但是，服務(wù)器管理員常常對應(yīng)用程序本身沒有什么控制能力，因為應(yīng)用程序是別人編寫的。這份 共三部分的系列文章 將討論許多服務(wù)器配置問題，這些配置會影響應(yīng)用程序的性能。本文是本系列文章的第三部分，也是最后一部分，將重點討論為實現(xiàn)最高效率而對數(shù)據(jù)庫層進(jìn)行的調(diào)優(yōu)。
關(guān)于 MySQL調(diào)優(yōu)
有3種方法可以加快 MySQL 服務(wù)器的運行速度，效率從低到高依次為：
替換有問題的硬件。對 MySQL 進(jìn)程的設(shè)置進(jìn)行調(diào)優(yōu)。 對查詢進(jìn)行優(yōu)化。
替換有問題的硬件通常是我們的第一考慮，主要原因是數(shù)據(jù)庫會占用大量資源。不過這種解決方案也就僅限于此了。實際上，您通常可以讓中央處理器（CPU）或磁盤速度加倍，也可以讓內(nèi)存增大4到8倍。
第二種方法是對 MySQL 服務(wù)器（也稱為 mysqld）進(jìn)行調(diào)優(yōu)。對這個進(jìn)程進(jìn)行調(diào)優(yōu)意味著適當(dāng)?shù)胤峙鋬?nèi)存，并讓 mysqld 了解將會承受何種類型的負(fù)載。加快磁盤運行速度不如減少所需的磁盤訪問次數(shù)。類似地，確保 MySQL 進(jìn)程正確操作就意味著它花費在服務(wù)查詢上的時間要多于花費在處理后臺任務(wù)（如處理臨時磁盤表或打開和關(guān)閉文件）上的時間。對 mysqld 進(jìn)行調(diào)優(yōu)是本文的重點。
最好的方法是確保查詢已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)化。這意味著對表應(yīng)用了適當(dāng)?shù)乃饕樵兪前凑湛梢猿浞掷?MySQL 功能的方式來編寫的。盡管本文并沒有包含查詢調(diào)優(yōu)方面的內(nèi)容（很多著作中已經(jīng)針對這個主題進(jìn)行了探討），不過它會配置 mysqld 來報告可能需要進(jìn)行調(diào)優(yōu)的查詢。
雖然已經(jīng)為這些任務(wù)指派了次序，但是仍然要注意硬件和 mysqld 的設(shè)置以利于適當(dāng)?shù)卣{(diào)優(yōu)查詢。機(jī)器速度慢也就罷了，我曾經(jīng)見過速度很快的機(jī)器在運行設(shè)計良好的查詢時由于負(fù)載過重而失敗，因為 mysqld 被大量繁忙的工作所占用而不能服務(wù)查詢。
記錄慢速查詢
在一個 SQL 服務(wù)器中，數(shù)據(jù)表都是保存在磁盤上的。索引為服務(wù)器提供了一種在表中查找特定數(shù)據(jù)行的方法，而不用搜索整個表。當(dāng)必須要搜索整個表時，就稱為表掃描。通常來說，您可能只希望獲得表中數(shù)據(jù)的一個子集，因此全表掃描會浪費大量的磁盤 I/O，因此也就會浪費大量時間。當(dāng)必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行連接時，這個問題就更加復(fù)雜了，因為必須要對連接兩端的多行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
當(dāng)然，表掃描并不總是會帶來問題；有時讀取整個表反而會比從中挑選出一部分?jǐn)?shù)據(jù)更加有效（服務(wù)器進(jìn)程中查詢規(guī)劃器用來作出這些決定）。如果索引的使 用效率很低，或者根本就不能使用索引，則會減慢查詢速度，而且隨著服務(wù)器上的負(fù)載和表大小的增加，這個問題會變得更加顯著。執(zhí)行時間超過給定時間范圍的查 詢就稱為慢速查詢。
您可以配置 mysqld 將這些慢速查詢記錄到適當(dāng)命名的慢速查詢?nèi)罩局?。管理員然后會查看這個日志來幫助他們確定應(yīng)用程序中有哪些部分需要進(jìn)一步調(diào)查。清單 1 給出了要啟用慢速查詢?nèi)罩拘枰?my.cnf 中所做的配置。
清單 1、啟用 MySQL 慢速查詢?nèi)罩?/strong>
[mysqld]
; enable the slow query log, default 10 seconds
log-slow-queries
; log queries taking longer than 5 seconds
long_query_time = 5
; log queries that don't use indexes even if they take less than long_query_time
; MySQL 4.1 and newer only
log-queries-not-using-indexes
這三個設(shè)置一起使用，可以記錄執(zhí)行時間超過 5 秒和沒有使用索引的查詢。請注意有關(guān) log-queries-not-using-indexes 的警告：您必須使用 MySQL 4.1 或更高版本。慢速查詢?nèi)罩径急４嬖?MySQL 數(shù)據(jù)目錄中，名為 hostname-slow.log。如果希望使用一個不同的名字或路徑，可以在 my.cnf 中使用 log-slow-queries = /new/path/to/file 實現(xiàn)此目的。
閱讀慢速查詢?nèi)罩咀詈檬峭ㄟ^ mysqldumpslow 命令進(jìn)行。指定日志文件的路徑，就可以看到一個慢速查詢的排序后的列表，并且還顯示了它們在日志文件中出現(xiàn)的次數(shù)。一個非常有用的特性是 mysqldumpslow 在比較結(jié)果之前，會刪除任何用戶指定的數(shù)據(jù)，因此對同一個查詢的不同調(diào)用被計為一次；這可以幫助找出需要工作量最多的查詢。
對查詢進(jìn)行緩存
很多 LAMP 應(yīng)用程序都嚴(yán)重依賴于數(shù)據(jù)庫，但卻會反復(fù)執(zhí)行相同的查詢。每次執(zhí)行查詢時，數(shù)據(jù)庫都必須要執(zhí)行相同的工作 —— 對查詢進(jìn)行分析，確定如何執(zhí)行查詢，從磁盤中加載信息，然后將結(jié)果返回給客戶機(jī)。MySQL 有一個特性稱為查詢緩存，它將（后面會用到的）查詢結(jié)果保存在內(nèi)存中。在很多情況下，這會極大地提高性能。不過，問題是查詢緩存在默認(rèn)情況下是禁用的。
將 query_cache_size = 32M 添加到 /etc/my.conf 中可以啟用 32MB 的查詢緩存。
監(jiān)視查詢緩存
在啟用查詢緩存之后，重要的是要理解它是否得到了有效的使用。MySQL 有幾個可以查看的變量，可以用來了解緩存中的情況。清單 2 給出了緩存的狀態(tài)。
清單 2、顯示查詢緩存的統(tǒng)計信息
+-------------------------+------------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------+------------+
| Qcache_free_blocks | 5216 |
| Qcache_free_memory | 14640664 |
| Qcache_hits | 2581646882 |
| Qcache_inserts | 360210964 |
| Qcache_lowmem_prunes | 281680433 |
| Qcache_not_cached | 79740667 |
| Qcache_queries_in_cache | 16927 |
| Qcache_total_blocks | 47042 |
+-------------------------+------------+
8 rows in set (0.00 sec)這些項的解釋如表 1 所示。
表 1、MySQL 查詢緩存變量
變量名 說明
Qcache_free_blocks 緩存中相鄰內(nèi)存塊的個數(shù)。數(shù)目大說明可能有碎片。FLUSH QUERY CACHE 會對緩存中的碎片進(jìn)行整理，從而得到一個空閑塊。
Qcache_free_memory 緩存中的空閑內(nèi)存。
Qcache_hits 每次查詢在緩存中命中時就增大。
Qcache_inserts 每次插入一個查詢時就增大。命中次數(shù)除以插入次數(shù)就是不中比率；用 1 減去這個值就是命中率。在上面這個例子中，大約有 87% 的查詢都在緩存中命中。
Qcache_lowmem_prunes 緩存出現(xiàn)內(nèi)存不足并且必須要進(jìn)行清理以便為更多查詢提供空間的次數(shù)。這個數(shù)字最好長時間來看；如果這個數(shù)字在不斷增長，就表示可能碎片非常嚴(yán)重，或者內(nèi)存很少。（上面的 free_blocks 和 free_memory 可以告訴您屬于哪種情況）。
Qcache_not_cached 不適合進(jìn)行緩存的查詢的數(shù)量，通常是由于這些查詢不是 SELECT 語句。
Qcache_queries_in_cache 當(dāng)前緩存的查詢（和響應(yīng)）的數(shù)量。
Qcache_total_blocks 緩存中塊的數(shù)量。
通常，間隔幾秒顯示這些變量就可以看出區(qū)別，這可以幫助確定緩存是否正在有效地使用。運行 FLUSH STATUS 可以重置一些計數(shù)器，如果服務(wù)器已經(jīng)運行了一段時間，這會非常有幫助。
使用非常大的查詢緩存，期望可以緩存所有東西，這種想法非常誘人。由于 mysqld 必須要對緩存進(jìn)行維護(hù)，例如當(dāng)內(nèi)存變得很低時執(zhí)行剪除，因此服務(wù)器可能會在試圖管理緩存時而陷入困境。作為一條規(guī)則，如果 FLUSH QUERY CACHE 占用了很長時間，那就說明緩存太大了。
強(qiáng)制限制
您可以在 mysqld 中強(qiáng)制一些限制來確保系統(tǒng)負(fù)載不會導(dǎo)致資源耗盡的情況出現(xiàn)。清單 3 給出了 my.cnf 中與資源有關(guān)的一些重要設(shè)置。
清單 3、MySQL 資源設(shè)置
set-variable=max_connections=500
set-variable=wait_timeout=10
max_connect_errors = 100
連接最大個數(shù)是在第一行中進(jìn)行管理的。與 Apache 中的 MaxClients 類似，其想法是確保只建立服務(wù)允許數(shù)目的連接。要確定服務(wù)器上目前建立過的最大連接數(shù)，請執(zhí)行 SHOW STATUS LIKE 'max_used_connections'。
第 2 行告訴 mysqld 終止所有空閑時間超過 10 秒的連接。在 LAMP 應(yīng)用程序中，連接數(shù)據(jù)庫的時間通常就是 Web 服務(wù)器處理請求所花費的時間。有時候，如果負(fù)載過重，連接會掛起，并且會占用連接表空間。如果有多個交互用戶或使用了到數(shù)據(jù)庫的持久連接，那么將這個值設(shè) 低一點并不可??！
最后一行是一個安全的方法。如果一個主機(jī)在連接到服務(wù)器時有問題，并重試很多次后放棄，那么這個主機(jī)就會被鎖定，直到 FLUSH HOSTS 之后才能運行。默認(rèn)情況下，10 次失敗就足以導(dǎo)致鎖定了。將這個值修改為 100 會給服務(wù)器足夠的時間來從問題中恢復(fù)。如果重試 100 次都無法建立連接，那么使用再高的值也不會有太多幫助，可能它根本就無法連接。
緩沖區(qū)和緩存
MySQL 支持超過 100 個的可調(diào)節(jié)設(shè)置；但是幸運的是，掌握少數(shù)幾個就可以滿足大部分需要。查找這些設(shè)置的正確值可以通過 SHOW STATUS 命令查看狀態(tài)變量，從中可以確定 mysqld 的運作情況是否符合我們的預(yù)期。給緩沖區(qū)和緩存分配的內(nèi)存不能超過系統(tǒng)中的現(xiàn)有內(nèi)存，因此調(diào)優(yōu)通常都需要進(jìn)行一些妥協(xié)。
MySQL 可調(diào)節(jié)設(shè)置可以應(yīng)用于整個 mysqld 進(jìn)程，也可以應(yīng)用于單個客戶機(jī)會話。
服務(wù)器端的設(shè)置
每個表都可以表示為磁盤上的一個文件，必須先打開，后讀取。為了加快從文件中讀取數(shù)據(jù)的過程，mysqld 對這些打開文件進(jìn)行了緩存，其最大數(shù)目由 /etc/mysqld.conf 中的 table_cache 指定。清單 4 給出了顯示與打開表有關(guān)的活動的方式。
清單 4、顯示打開表的活動
mysql> SHOW STATUS LIKE 'open%tables';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| Open_tables | 5000 |
| Opened_tables | 195 |
+---------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)
清單 4 說明目前有 5,000 個表是打開的，有 195 個表需要打開，因為現(xiàn)在緩存中已經(jīng)沒有可用文件描述符了（由于統(tǒng)計信息在前面已經(jīng)清除了，因此可能會存在 5,000 個打開表中只有 195 個打開記錄的情況）。如果 Opened_tables 隨著重新運行 SHOW STATUS 命令快速增加，就說明緩存命中率不夠。如果 Open_tables 比 table_cache 設(shè)置小很多，就說明該值太大了（不過有空間可以增長總不是什么壞事）。例如，使用 table_cache = 5000 可以調(diào)整表的緩存。
與表的緩存類似，對于線程來說也有一個緩存。mysqld 在接收連接時會根據(jù)需要生成線程。在一個連接變化很快的繁忙服務(wù)器上，對線程進(jìn)行緩存便于以后使用可以加快最初的連接。
清單 5、顯示如何確定是否緩存了足夠的線程。
mysql> SHOW STATUS LIKE 'threads%';
+-------------------+--------+
| Variable_name | Value |
+-------------------+--------+
| Threads_cached | 27 |
| Threads_connected | 15 |
| Threads_created | 838610 |
| Threads_running | 3 |
+-------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)
此處重要的值是 Threads_created，每次 mysqld 需要創(chuàng)建一個新線程時，這個值都會增加。如果這個數(shù)字在連續(xù)執(zhí)行 SHOW STATUS 命令時快速增加，就應(yīng)該嘗試增大線程緩存。例如，可以在 my.cnf 中使用 thread_cache = 40 來實現(xiàn)此目的。
關(guān)鍵字緩沖區(qū)保存了 MyISAM 表的索引塊。理想情況下，對于這些塊的請求應(yīng)該來自于內(nèi)存，而不是來自于磁盤。清單 6 顯示了如何確定有多少塊是從磁盤中讀取的，以及有多少塊是從內(nèi)存中讀取的。
清單 6、確定關(guān)鍵字效率
mysql> show status like '%key_read%';
+-------------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+-------------------+-----------+
| Key_read_requests | 163554268 |
| Key_reads | 98247 |
+-------------------+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)
Key_reads 代表命中磁盤的請求個數(shù)， Key_read_requests 是總數(shù)。命中磁盤的讀請求數(shù)除以讀請求總數(shù)就是不中比率 —— 在本例中每 1,000 個請求，大約有 0.6 個沒有命中內(nèi)存。如果每 1,000 個請求中命中磁盤的數(shù)目超過 1 個，就應(yīng)該考慮增大關(guān)鍵字緩沖區(qū)了。例如，key_buffer = 384M 會將緩沖區(qū)設(shè)置為 384MB。
臨時表可以在更高級的查詢中使用，其中數(shù)據(jù)在進(jìn)一步進(jìn)行處理（例如 GROUP BY 字句）之前，都必須先保存到臨時表中；理想情況下，在內(nèi)存中創(chuàng)建臨時表。但是如果臨時表變得太大，就需要寫入磁盤中。清單 7 給出了與臨時表創(chuàng)建有關(guān)的統(tǒng)計信息。
清單 7、確定臨時表的使用
mysql> SHOW STATUS LIKE 'created_tmp%';
+-------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------+-------+
| Created_tmp_disk_tables | 30660 |
| Created_tmp_files | 2 |
| Created_tmp_tables | 32912 |
+-------------------------+-------+
3 rows in set (0.00 sec)
每次使用臨時表都會增大 Created_tmp_tables；基于磁盤的表也會增大 Created_tmp_disk_tables。對于這個比率，并沒有什么嚴(yán)格的規(guī)則，因為這依賴于所涉及的查詢。長時間觀察 Created_tmp_disk_tables 會顯示所創(chuàng)建的磁盤表的比率，您可以確定設(shè)置的效率。 tmp_table_size 和 max_heap_table_size 都可以控制臨時表的最大大小，因此請確保在 my.cnf 中對這兩個值都進(jìn)行了設(shè)置。
每個會話的設(shè)置
下面這些設(shè)置針對于每個會話。在設(shè)置這些數(shù)字時要十分謹(jǐn)慎，因為它們在乘以可能存在的連接數(shù)時候，這些選項表示大量的內(nèi)存！您可以通過代碼修改會話中的這些數(shù)字，或者在 my.cnf 中為所有會話修改這些設(shè)置。
當(dāng) MySQL 必須要進(jìn)行排序時，就會在從磁盤上讀取數(shù)據(jù)時分配一個排序緩沖區(qū)來存放這些數(shù)據(jù)行。如果要排序的數(shù)據(jù)太大，那么數(shù)據(jù)就必須保存到磁盤上的臨時文件中，并再次進(jìn)行排序。如果 sort_merge_passes 狀態(tài)變量很大，這就指示了磁盤的活動情況。清單 8 給出了一些與排序相關(guān)的狀態(tài)計數(shù)器信息。
清單 8、顯示排序統(tǒng)計信息
mysql> SHOW STATUS LIKE "sort%";
+-------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+-------------------+---------+
| Sort_merge_passes | 1 |
| Sort_range | 79192 |
| Sort_rows | 2066532 |
| Sort_scan | 44006 |
+-------------------+---------+
4 rows in set (0.00 sec)
如果 sort_merge_passes 很大，就表示需要注意 sort_buffer_size。例如， sort_buffer_size = 4M 將排序緩沖區(qū)設(shè)置為 4MB。
MySQL 也會分配一些內(nèi)存來讀取表。理想情況下，索引提供了足夠多的信息，可以只讀入所需要的行，但是有時候查詢（設(shè)計不佳或數(shù)據(jù)本性使然）需要讀取表中大量數(shù)據(jù)。要理解這種行為，需要知道運行了多少個 SELECT 語句，以及需要讀取表中的下一行數(shù)據(jù)的次數(shù)（而不是通過索引直接訪問）。實現(xiàn)這種功能的命令如清單 9 所示。
清單 9、確定表掃描比率
mysql> SHOW STATUS LIKE "com_select";
+---------------+--------+
| Variable_name | Value |
+---------------+--------+
| Com_select | 318243 |
+---------------+--------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> SHOW STATUS LIKE "handler_read_rnd_next";
+-----------------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+-----------------------+-----------+
| Handler_read_rnd_next | 165959471 |
+-----------------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)
Handler_read_rnd_next / Com_select 得出了表掃描比率 —— 在本例中是 521:1。如果該值超過 4000，就應(yīng)該查看 read_buffer_size，例如 read_buffer_size = 4M。如果這個數(shù)字超過了 8M，就應(yīng)該與開發(fā)人員討論一下對這些查詢進(jìn)行調(diào)優(yōu)了！
3 個必不可少的工具
盡管在了解具體設(shè)置時，SHOW STATUS 命令會非常有用，但是您還需要一些工具來解釋 mysqld 所提供的大量數(shù)據(jù)。我發(fā)現(xiàn)有 3 個工具是必不可少的；在 參考資料 一節(jié)中您可以找到相應(yīng)的鏈接。
大部分系統(tǒng)管理員都非常熟悉 top 命令，它為任務(wù)所消耗的 CPU 和內(nèi)存提供了一個不斷更新的視圖。 mytop 對 top 進(jìn)行了仿真；它為所有連接上的客戶機(jī)以及它們正在運行的查詢提供了一個視圖。mytop 還提供了一個有關(guān)關(guān)鍵字緩沖區(qū)和查詢緩存效率的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，以及有關(guān)正在運行的查詢的統(tǒng)計信息。這是一個很有用的工具，可以查看系統(tǒng)中（比如 10 秒鐘之內(nèi)）的狀況，您可以獲得有關(guān)服務(wù)器健康信息的視圖，并顯示導(dǎo)致問題的任何連接。
mysqlard 是一個連接到 MySQL 服務(wù)器上的守護(hù)程序，負(fù)責(zé)每 5 分鐘搜集一次數(shù)據(jù)，并將它們存儲到后臺的一個 Round Robin Database 中。有一個 Web 頁面會顯示這些數(shù)據(jù)，例如表緩存的使用情況、關(guān)鍵字效率、連接上的客戶機(jī)以及臨時表的使用情況。盡管 mytop 提供了服務(wù)器健康信息的快照，但是 mysqlard 則提供了長期的健康信息。作為獎勵，mysqlard 使用自己搜集到的一些信息針對如何對服務(wù)器進(jìn)行調(diào)優(yōu)給出一些建議。
搜集 SHOW STATUS 信息的另外一個工具是 mysqlreport。其報告要遠(yuǎn)比 mysqlard 更加復(fù)雜，因為需要對服務(wù)器的每個方面都進(jìn)行分析。這是對服務(wù)器進(jìn)行調(diào)優(yōu)的一個非常好的工具，因為它對狀態(tài)變量進(jìn)行適當(dāng)計算來幫助確定需要修正哪些問題。
結(jié)束語
本文介紹了對 MySQL 進(jìn)行調(diào)優(yōu)的一些基礎(chǔ)知識，并對這個針對 LAMP 組件進(jìn)行調(diào)優(yōu)的 3 部分系列文章進(jìn)行了總結(jié)。調(diào)優(yōu)很大程度上需要理解組件的工作原理，確定它們是否正常工作，進(jìn)行一些調(diào)整，并重新評測。每個組件 —— Linux、Apache、PHP 或 MySQL —— 都有各種各樣的需求。分別理解各個組件可以幫助減少可能會導(dǎo)致應(yīng)用程序速度變慢的瓶頸。
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