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在當今數(shù)字化時代，計算機技術(shù)日益發(fā)展，各種新技術(shù)層出不窮，因而也產(chǎn)生了大量的高負載數(shù)據(jù)庫。如何優(yōu)化高負載數(shù)據(jù)庫的性能成為了最為緊迫的問題。下面將詳細介紹如何優(yōu)化高負載數(shù)據(jù)庫的性能。
創(chuàng)新互聯(lián)自2013年創(chuàng)立以來，先為蜀山等服務(wù)建站，蜀山等地企業(yè)，進行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為蜀山企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問題。
一、合理設(shè)計數(shù)據(jù)庫
一個好的設(shè)計是高負載數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的基石。合理設(shè)計數(shù)據(jù)庫首先應該符合三范式，把數(shù)據(jù)分解成最小的單位，從而保證數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)清晰，方便管理和維護。
在設(shè)計數(shù)據(jù)庫的時候還需要考慮以下幾個因素：
1.數(shù)據(jù)量的預估
要基于業(yè)務(wù)量和未來數(shù)據(jù)增長的情況考慮數(shù)據(jù)量，預估的數(shù)據(jù)量會影響后續(xù)的硬件資源和工作量。
2.正確選擇數(shù)據(jù)類型
通過正確選擇數(shù)據(jù)類型，可以減少存儲空間的浪費，提高查詢效率。
3.設(shè)計合理的索引
索引可以提高查詢效率，但是過多的索引可能會影響數(shù)據(jù)庫性能，所以要設(shè)計合理、精簡的索引。
4.數(shù)據(jù)庫的安全性
要考慮數(shù)據(jù)庫的安全性，包括數(shù)據(jù)的存儲安全、數(shù)據(jù)的訪問安全等。
5.數(shù)據(jù)庫備份與恢復
在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時還要考慮備份和恢復策略，以防止數(shù)據(jù)的不可控損失。
二、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
除了數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)設(shè)計之外，對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化也能夠有效提高數(shù)據(jù)庫性能。
1.分庫分表
在數(shù)據(jù)量增大的情況下，可以考慮將一個大的表拆分成多個小的表，或?qū)⒁徊糠謹?shù)據(jù)拆分到不同的庫當中。通過這樣的方式可以減輕數(shù)據(jù)庫的負擔，提高整體性能。
2.數(shù)據(jù)壓縮
在存儲數(shù)據(jù)之前可以對數(shù)據(jù)進行壓縮，減少磁盤空間的占用，提高性能。
3.垂直分區(qū)
將一個大的表按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行拆分，拆成多個表，每個小表只包含一個或幾個字段。這樣可以減少磁盤IO，提高效率。
4.水平分區(qū)
將一個表的數(shù)據(jù)分區(qū)存儲在不同設(shè)備上，可以增加數(shù)據(jù)存儲和訪問的速度，提高系統(tǒng)性能。
5.緩存
盡量使用緩存技術(shù)，將熱點數(shù)據(jù)存入緩存中，可以減輕數(shù)據(jù)庫的負擔，提高系統(tǒng)性能。
三、優(yōu)化SQL語句
SQL語句是操作數(shù)據(jù)庫的重要手段，因此優(yōu)化SQL語句也是提高數(shù)據(jù)庫性能的關(guān)鍵因素。以下幾個方面需要注意：
1.避免使用子查詢
在實際的查詢中應該盡量避免使用子查詢，因為子查詢的執(zhí)行需要多次I/O操作，對系統(tǒng)性能影響較大。
2.使用合適的JOIN操作
針對復雜的表查詢，應該使用合適的JOIN操作，避免使用復雜的查詢來進行關(guān)聯(lián)。
3.合理使用索引
索引是用來加速查詢的，如有必要可以使用索引來優(yōu)化性能，但是要注意索引使用的場景和數(shù)量，過多的索引將會降低數(shù)據(jù)庫性能。
4.避免使用SELECT *語句
盡量避免使用Select操作所有字段的語句，因為對于多字段的表會增加磁盤IO，降低系統(tǒng)性能。
5.使用數(shù)據(jù)庫的批處理操作
在進行大量插入或修改數(shù)據(jù)時，可以使用數(shù)據(jù)庫的批處理操作，減少數(shù)據(jù)庫的交互次數(shù)，提高系統(tǒng)性能。
四、優(yōu)化硬件資源
在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能時，優(yōu)化硬件資源也是重要的一環(huán)。以下幾個方面需要注意：
1.增加內(nèi)存容量
內(nèi)存是數(shù)據(jù)庫性能中最為重要的因素之一，增加內(nèi)存容量可以提高緩存命中率，減少磁盤IO，提高系統(tǒng)性能。
2.使用SSD替代HDD
使用SSD硬盤可以提高系統(tǒng)的讀寫速度，減少磁盤IO，提高數(shù)據(jù)庫的性能。
3.使用RD技術(shù)
RD技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)存儲的可靠性和性能，增加數(shù)據(jù)的安全性。
4.優(yōu)化CPU的使用
CPU是數(shù)據(jù)庫的另一個關(guān)鍵性能因素，優(yōu)化CPU的使用可以提高系統(tǒng)效率，加速數(shù)據(jù)處理速度。
五、結(jié)語
以上是優(yōu)化高負載數(shù)據(jù)庫性能的基本方法。尤其基礎(chǔ)設(shè)計和SQL語句優(yōu)化在日常使用中是最常用的，只有在這個基礎(chǔ)上實施其他優(yōu)化措施才能真正發(fā)揮作用。高負載數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化難度較大，需要配合多方面的優(yōu)化技術(shù)，不斷探索方法進行實踐，從而提高系統(tǒng)效率。
成都網(wǎng)站建設(shè)公司-創(chuàng)新互聯(lián),建站經(jīng)驗豐富以策略為先導10多年以來專注數(shù)字化網(wǎng)站建設(shè),提供企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),高端網(wǎng)站設(shè)計,響應式網(wǎng)站制作,設(shè)計師量身打造品牌風格,熱線:028-86922220磁盤io請求過高造成的io瓶頸怎么解決
通過部署更多磁盤提升IO性能，或者部署價格昂貴的光纖存儲，甚至是利用SSD硬盤。然而，當前企業(yè)購買大容量存儲主要用于性能，而非容量。因此，需要提鋒頌升存儲的IO。
虛擬化遇到的更大的瓶頸是IO瓶頸，進一步導致虛擬環(huán)境中存儲成本猛增，虛擬化經(jīng)應用性能不足等等。如何才能很好的解決這些問題?而不是簡單地用磁盤疊加來解決。CPU的響應越來越快，然而，從存改高儲的角度上來看，如果后端銀盤沒有很大的變化的話，哪怕升級到再高的存儲也沒銀殲鄭有用。
FUSION—IO如何解決虛擬化的IO瓶頸?
FUSION—IO 成立于2023年，去年在
納斯達克
上市。IBM、HP等都是我們的合作伙伴。
FUSION—IO 的架構(gòu)其實很SAN是一樣的，我們把SAN架構(gòu)放到一個很小的PCIE卡上。我們跟獨立的SAN存儲是沒有任何區(qū)別的。并且提供了5個9的可靠性。
FUSION—IO具有以下三大亮點：30多萬IOPS，這需要上千塊磁盤進行堆徹；低功耗；支持廣泛的應用平臺：包括主流的數(shù)據(jù)庫、SAP等等。
比如上次雙十一，淘寶的促銷活動，一天成交200億人民幣，他們的核心數(shù)據(jù)庫全部是架設(shè)在我們的卡上，所以我們再高負載的數(shù)據(jù)庫或應用平臺上具有很好的表現(xiàn)。
FUSION—IO可以支持所有的操作系統(tǒng)，包括VMware、SUSIE、Windows等。為
虛擬機
無縫提供IOPS。而且可以支持
刀片服務(wù)器
，刀片版本的卡可以直接插入到到片中。
FUSION—IO解決VDI的啟動風暴。在一臺server上可以支持6000個桌面?？梢园芽ú逶贖ypervisor的機器上，然后把OS image直接放到卡上就可以。此外，F(xiàn)USION—IO還提供了IO sphere管理軟件。
具體問題具體分析，舉例來說明為什么磁盤IO成瓶頸數(shù)據(jù)庫的性能急速下降了。
為什么當磁盤IO成瓶祥櫻頸之后, 數(shù)據(jù)庫的性能不是達到飽和的平衡狀態(tài)，而是急劇下降。為什么數(shù)據(jù)庫的性能有非常明顯的分界點，原因是什么？
相信大部分做數(shù)據(jù)庫運維的朋友，都遇到這種情況。 數(shù)據(jù)庫在前一天性能表現(xiàn)的相當穩(wěn)定，數(shù)據(jù)庫的響應時間也很正常，但就在今天，在業(yè)務(wù)人員反饋業(yè)務(wù)流量沒有任何上升的情況下，數(shù)據(jù)庫的變得不穩(wěn)定了，有時候一個最簡單的insert操作， 需要幾十秒，但99%的insert卻又可以在幾毫秒完成，這又是為什么了？
dba此時心中有無限的疑惑，到底是什么原因呢? 磁盤IO性能變差了？還是業(yè)務(wù)運維人員反饋的流量壓根就不對？ 還是數(shù)據(jù)庫內(nèi)部出問題？昨天不是還好好的嗎？
當數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)響應時間不穩(wěn)定的時候，我們在操作系統(tǒng)上會看到磁盤的利用率會比較高，如果觀察仔細一點，還可以看到，存在一些讀的IO. 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器如果存在大量的寫IO,性能一般都是正常跟穩(wěn)定的，但只要存在少量的讀IO,則性能開始出現(xiàn)抖動，存在大量的讀IO時（排除配備非常高速磁盤的機器），對于在線交易的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說，大概性能就雪崩了。為什么操作系統(tǒng)上看到的磁盤讀IO跟寫IO所帶來的性能差距這么大呢？
如果親之前沒有注意到上述的現(xiàn)象，親對上述的結(jié)論也是懷疑。但請看下面的分解。
在寫這個文章之前，作者閱讀了大量跟的IO相關(guān)的代碼，如異步IO線程的相關(guān)的，innodb_buffer池相關(guān)的，以及跟讀數(shù)據(jù)塊最相關(guān)的核心函數(shù)buf_page_get_gen函數(shù)以及其調(diào)用的相關(guān)子函數(shù)。為了將文章寫得通俗點，看起來不那么累，因此不再一行一行的將代碼解析寫出來。
咱們先來提問題。 buf_page_get_gen函數(shù)的作用是從Buffer bool里面讀數(shù)據(jù)頁，可能存在以下幾種情況。
提問. 數(shù)據(jù)頁不在buffer bool 里面該怎橡鄭么辦？
回答：去讀文件，將文件中的數(shù)據(jù)頁加載到buffer pool里面。下面是函數(shù)buffer_read_page的函數(shù)，作用是將物理數(shù)據(jù)頁加載到buffer pool, 圖片中顯示
buffer_read_page函數(shù)棧的頂層是pread64(),調(diào)用了操作系統(tǒng)的讀函數(shù)。
buf_read_page的代碼
如果去讀文件，則需要等待物理讀IO的完成，如果此時IO沒有及時響應，則存在堵塞。這是一個同步讀的操作，如果不完成該線程無法繼續(xù)后續(xù)的步驟。因為需要的數(shù)據(jù)頁不再buffer 中，無法直接使用該數(shù)據(jù)頁，必須等待操作系統(tǒng)完成IO .
再接著上面的回答提問：
當?shù)诙捑€程執(zhí)行sql的時候，也需要去訪問相同的數(shù)據(jù)頁，它是等待上面的線程將這個數(shù)據(jù)頁讀入到緩存中，還是自己再發(fā)起一個讀磁盤的然后加載到buffer的請求呢？ 代碼告訴我們，是前者，等待之一個請求該數(shù)據(jù)頁的線程讀入buffer pool。
試想一下，如果之一個請求該數(shù)據(jù)頁的線程因為磁盤IO瓶頸，遲遲沒有將物理數(shù)據(jù)頁讀入buffer pool, 這個時間區(qū)間拖得越長，則造成等待該數(shù)據(jù)塊的用戶線程就越多。對高并發(fā)的系統(tǒng)來說，將造成大量的等待。 等待數(shù)據(jù)頁讀入的函數(shù)是buf_wait_for_read，下面是該函數(shù)相關(guān)的棧。
通過解析buf_wait_for_read函數(shù)的下層函數(shù)，我們知道其實通過首先自旋加鎖pin的方式，超過設(shè)定的自旋次數(shù)之后，進入等待，等待IO完成被喚醒。這樣節(jié)省不停自旋pin時消耗的cpu,但需要付出被喚起時的開銷。
再繼續(xù)擴展問題： 如果會話線程A 經(jīng)過物理IO將數(shù)據(jù)頁1001讀入buffer之后，他需要修改這個頁，而在會話線程A之后的其他的同樣需要訪問數(shù)據(jù)頁1001的會話線程，即使在數(shù)據(jù)頁1001被入讀buffer pool之后，將仍然處于等待中。因為在數(shù)據(jù)頁上讀取或者更新的時候，同樣需要上鎖，這樣才能保證數(shù)據(jù)頁并發(fā)讀取/更新的一致性。
由此可見，當一個高并發(fā)的系統(tǒng)，出現(xiàn)了熱點數(shù)據(jù)頁需要從磁盤上加載到buffer pool中時，造成的延遲，是難以想象的。因此排在等待熱點頁隊列最后的會話線程最后才得到需要謹如叢的頁，響應時間也就越長，這就是造成了一個簡單的sql需要執(zhí)行幾十秒的原因。
再回頭來看上面的問題，mysql數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)性能下降時，可以看到操作系統(tǒng)有讀IO。 原因是，在數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)頁的更改，是在內(nèi)存中的，然后通過檢查點線程進行異步寫盤，這個異步的寫操作是不堵塞執(zhí)行sql的會話線程的。所以，即使看到操作系統(tǒng)上有大量的寫IO，數(shù)據(jù)庫的性能也是很平穩(wěn)的。但當用戶線程需要查找的數(shù)據(jù)頁不在buffer pool中時，則會從磁盤上讀取，在一個熱點數(shù)據(jù)頁不是非常多的情況下，我們設(shè)置足夠大的innodb_buffer_pool的size, 基本可以緩存所有的數(shù)據(jù)頁，因此一般都不會出現(xiàn)缺頁的情況，也就是在操作系統(tǒng)上基本看不到讀的IO。 當出現(xiàn)讀的IO時，原因時在執(zhí)行buf_read_page_low函數(shù)，從磁盤上讀取數(shù)據(jù)頁到buffer pool, 則數(shù)據(jù)庫的性能則開始下降，當出現(xiàn)大量的讀IO，數(shù)據(jù)庫的性能會非常差。
關(guān)于高負載數(shù)據(jù)庫的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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