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堪稱大神級別的sql優(yōu)化精彩內(nèi)容不容錯過哦

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1、來,教你寫一手好SQL 本人負責的項目主要采用阿里云數(shù)據(jù)庫 MySQL,最近頻繁出現(xiàn)慢 SQL 告警,執(zhí)行時間最長的竟然高達 5 分鐘。 圖片來自 Pexels 導(dǎo)出日志后分析,主要原因竟然是沒有命中索引和沒有分頁處理。其實這是非常低級的錯誤,我不禁后背一涼,團隊成員的技術(shù)水平亟待提高啊。 改造這些 SQL 的過程中,總結(jié)了一些經(jīng)驗分享給大家,如果有錯誤歡迎批評指正。 MySQL 性能 ①最大數(shù)據(jù)量 拋開數(shù)據(jù)量和并發(fā)數(shù),談性能都是耍流氓。MySQL 沒有限制單表最大記錄數(shù),它取決于操作系統(tǒng)對文件大小的限制。 《阿里巴巴 Java 開發(fā)手冊》提出單表行數(shù)超過 500 萬行

2、或者單表容量超過 2GB,才推薦分庫分表。 性能由綜合因素決定,拋開業(yè)務(wù)復(fù)雜度,影響程度依次是硬件配置、MySQL 配置、數(shù)據(jù)表設(shè)計、索引優(yōu)化。500 萬這個值僅供參考,并非鐵律。 我曾經(jīng)操作過超過 4 億行數(shù)據(jù)的單表,分頁查詢最新的 20 條記錄耗時 0.6 秒,SQL 語句大致是: select?field_1,field_2?from?table?where?id?

3、分表是個周期長而風險高的大活兒,應(yīng)該盡可能在當前結(jié)構(gòu)上優(yōu)化,比如升級硬件、遷移歷史數(shù)據(jù)等等,實在沒轍了再分。對分庫分表感興趣的同學(xué)可以閱讀分庫分表的基本思想。 ②最大并發(fā)數(shù) 并發(fā)數(shù)是指同一時刻數(shù)據(jù)庫能處理多少個請求,由 max_connections 和 max_user_connections 決定。 max_connections 是指 MySQL 實例的最大連接數(shù),上限值是 16384,max_user_connections 是指每個數(shù)據(jù)庫用戶的最大連接數(shù)。 MySQL 會為每個連接提供緩沖區(qū),意味著消耗更多的內(nèi)存。如果連接數(shù)設(shè)置太高硬件吃不消,太低又不能充分利用硬件。 一般

4、要求兩者比值超過 10%,計算方法如下: max_used_connections?/?max_connections?*?100%?=?3/100?*100%?≈?3%? 查看最大連接數(shù)與響應(yīng)最大連接數(shù): show variables like '%max_connections%'; show variables like '%max_user_connections%'; 在配置文件 f 中修改最大連接數(shù): [mysqld] max_connections = 100 max_used_connections = 20 ③查詢耗時 0.5 秒 建議將單次查詢

5、耗時控制在 0.5 秒以內(nèi),0.5 秒是個經(jīng)驗值,源于用戶體驗的 3 秒原則。如果用戶的操作 3 秒內(nèi)沒有響應(yīng),將會厭煩甚至退出。 響應(yīng)時間=客戶端 UI 渲染耗時+網(wǎng)絡(luò)請求耗時+應(yīng)用程序處理耗時+查詢數(shù)據(jù)庫耗時,0.5 秒就是留給數(shù)據(jù)庫 1/6 的處理時間。 ④實施原則 相比 NoSQL 數(shù)據(jù)庫,MySQL 是個嬌氣脆弱的家伙。它就像體育課上的女同學(xué),一點糾紛就和同學(xué)鬧別扭(擴容難),跑兩步就氣喘吁吁(容量小并發(fā)低),常常身體不適要請假(SQL 約束太多)。 如今大家都會搞點分布式,應(yīng)用程序擴容比數(shù)據(jù)庫要容易得多,所以實施原則是數(shù)據(jù)庫少干活,應(yīng)用程序多干活: · 充分利用但不濫用索

6、引,須知索引也消耗磁盤和 CPU。 · 不推薦使用數(shù)據(jù)庫函數(shù)格式化數(shù)據(jù),交給應(yīng)用程序處理。 · 不推薦使用外鍵約束,用應(yīng)用程序保證數(shù)據(jù)準確性。 · 寫多讀少的場景,不推薦使用唯一索引,用應(yīng)用程序保證唯一性。 · 適當冗余字段,嘗試創(chuàng)建中間表,用應(yīng)用程序計算中間結(jié)果,用空間換時間。 · 不允許執(zhí)行極度耗時的事務(wù),配合應(yīng)用程序拆分成更小的事務(wù)。 · 預(yù)估重要數(shù)據(jù)表(比如訂單表)的負載和數(shù)據(jù)增長態(tài)勢,提前優(yōu)化。 數(shù)據(jù)表設(shè)計 ①數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型的選擇原則,更簡單或者占用空間更小: · 如果長度能夠滿足,整型盡量使用 tinyint、smallint、medium_int 而非 i

7、nt。 · 如果字符串長度確定,采用 char 類型。 · 如果 varchar 能夠滿足,不采用 text 類型。 · 精度要求較高的使用 decimal 類型,也可以使用 BIGINT,比如精確兩位小數(shù)就乘以 100 后保存。 · 盡量采用 timestamp 而非 datetime。 相比 datetime,timestamp 占用更少的空間,以 UTC 的格式儲存自動轉(zhuǎn)換時區(qū)。 ②避免空值 MySQL 中字段為 NULL 時依然占用空間,會使索引、索引統(tǒng)計更加復(fù)雜。從 NULL 值更新到非 NULL 無法做到原地更新,容易發(fā)生索引分裂影響性能。 因此盡可能將 NUL

8、L 值用有意義的值代替,也能避免 SQL 語句里面包含 is not null 的判斷。 ③Text 類型優(yōu)化 由于 Text 字段儲存大量數(shù)據(jù),表容量會很早漲上去,影響其他字段的查詢性能。建議抽取出來放在子表里,用業(yè)務(wù)主鍵關(guān)聯(lián)。 索引優(yōu)化 索引分類如下: · 普通索引:最基本的索引。 · 組合索引:多個字段上建立的索引,能夠加速復(fù)合查詢條件的檢索。 · 唯一索引:與普通索引類似,但索引列的值必須唯一,允許有空值。 · 組合唯一索引:列值的組合必須唯一。 · 主鍵索引:特殊的唯一索引,用于唯一標識數(shù)據(jù)表中的某一條記錄,不允許有空值,一般用 primary key 約束。 ·

9、 全文索引:用于海量文本的查詢,MySQL 5.6 之后的 InnoDB 和 MyISAM 均支持全文索引。由于查詢精度以及擴展性不佳,更多的企業(yè)選擇 Elasticsearch。 索引優(yōu)化原則: · 分頁查詢很重要,如果查詢數(shù)據(jù)量超過 30%,MySQL 不會使用索引。 · 單表索引數(shù)不超過 5 個、單個索引字段數(shù)不超過 5 個。 · 字符串可使用前綴索引,前綴長度控制在 5-8 個字符。 · 字段唯一性太低,增加索引沒有意義,如:是否刪除、性別。 · 合理使用覆蓋索引,如下所示: select?login_name,?nick_name?from?member?where?l

10、ogin_name?=??? login_name, nick_name 兩個字段建立組合索引,比 login_name 簡單索引要更快。 SQL 優(yōu)化 ①分批處理 博主小時候看到魚塘挖開小口子放水,水面有各種漂浮物。浮萍和樹葉總能順利通過出水口,而樹枝會擋住其他物體通過,有時還會卡住,需要人工清理。 MySQL 就是魚塘,最大并發(fā)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬就是出水口,用戶 SQL 就是漂浮物。 不帶分頁參數(shù)的查詢或者影響大量數(shù)據(jù)的 update 和 delete 操作,都是樹枝,我們要把它打散分批處理,下面舉例說明。 業(yè)務(wù)描述:更新用戶所有已過期的優(yōu)惠券為不可用狀態(tài)。 SQL 語句: u

11、pdate?status=0?FROM?`coupon`?WHERE?expire_date?<=?#{currentDate}?and?status=1;? 如果大量優(yōu)惠券需要更新為不可用狀態(tài),執(zhí)行這條 SQL 可能會堵死其他 SQL,分批處理偽代碼如下: int pageNo = 1; int PAGE_SIZE = 100; while(true) { List batchIdList = queryList('select id FROM `coupon` WHERE expire_date <= #{currentDate} and stat

12、us = 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 ++; } ②操作符 <> 優(yōu)化 通常 <> 操作符無法使用索引,舉例如下,查詢金額不為 100 元的訂單: selec

13、t?id?from?orders?where?amount??!=?100;? 如果金額為 100 的訂單極少,這種數(shù)據(jù)分布嚴重不均的情況下,有可能使用索引。 鑒于這種不確定性,采用 union 聚合搜索結(jié)果,改寫方法如下: (select id from orders where amount > 100) union all (select id from orders where amount < 100 and amount > 0) ③OR 優(yōu)化 在 Innodb 引擎下 OR 無法使用組合索引,比如: select?id,product_name?from?

14、orders?where?mobile_no?=?'13421800407'?or?user_id?=?100;? OR 無法命中 mobile_no + user_id 的組合索引,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); 此時 id 和 product_name 字段都有索引,查詢才最高效。 ④IN 優(yōu)化 IN 適合

15、主表大子表小,EXIST 適合主表小子表大。由于查詢優(yōu)化器的不斷升級,很多場景這兩者性能差不多一樣了。 嘗試改為 Join 查詢,舉例如下: 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';? ⑤不做列運算 通常在查詢條件列運算會導(dǎo)致索引失效,如下所示,查詢當日訂單:

16、select?id?from?order?where?date_format(create_time,'%Y-%m-%d')?=?'2019-07-01';? date_format 函數(shù)會導(dǎo)致這個查詢無法使用索引,改寫后: select?id?from?order?where?create_time?between?'2019-07-01?00:00:00'?and?'2019-07-01?23:59:59';? ⑥避免Select All 如果不查詢表中所有的列,避免使用 SELECT *,它會進行全表掃描,不能有效利用索引。 ⑦Like 優(yōu)化 Like 用于模糊查詢,舉個例子

17、(field 已建立索引): SELECT?column?FROM?table?WHERE?field?like?'%keyword%';? 這個查詢未命中索引,換成下面的寫法: SELECT?column?FROM?table?WHERE?field?like?'keyword%';? 去除了前面的 % 查詢將會命中索引,但是產(chǎn)品經(jīng)理一定要前后模糊匹配呢?全文索引 fulltext 可以嘗試一下,但 Elasticsearch 才是終極武器。 ⑧Join 優(yōu)化 Join 的實現(xiàn)是采用 Nested Loop Join 算法,就是通過驅(qū)動表的結(jié)果集作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過該結(jié)數(shù)據(jù)作為過濾

18、條件到下一個表中循環(huán)查詢數(shù)據(jù),然后合并結(jié)果。 如果有多個 Join,則將前面的結(jié)果集作為循環(huán)數(shù)據(jù),再次到后一個表中查詢數(shù)據(jù)。 驅(qū)動表和被驅(qū)動表盡可能增加查詢條件,滿足 ON 的條件而少用 Where,用小結(jié)果集驅(qū)動大結(jié)果集。 被驅(qū)動表的 Join 字段上加上索引,無法建立索引的時候,設(shè)置足夠的 Join Buffer Size。 禁止 Join 連接三個以上的表,嘗試增加冗余字段。 ⑨Limit 優(yōu)化 Limit 用于分頁查詢時越往后翻性能越差,解決的原則:縮小掃描范圍,如下所示: select * from orders order by id desc limit 10000

19、0,10 耗時0.4秒 select * from orders order by id desc limit 1000000,10 耗時5.2秒 先篩選出 ID 縮小查詢范圍,寫法如下: select * from orders where id > (select id from orders order by id desc limit 1000000, 1) order by id desc limit 0,10 耗時0.5秒 如果查詢條件僅有主鍵 ID,寫法如下: select id from orders where id between 1000000 and 1000010 order by id desc 耗時0.3秒 如果以上方案依然很慢呢?只好用游標了,感興趣的朋友閱讀 JDBC 使用游標實現(xiàn)分頁查詢的方法。 其他數(shù)據(jù)庫 作為一名后端開發(fā)人員,務(wù)必精通作為存儲核心的 MySQL 或 SQL Server,也要積極關(guān)注 NoSQL 數(shù)據(jù)庫,他們已經(jīng)足夠成熟并被廣泛采用,能解決特定場景下的性能瓶頸。

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