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隨著大數(shù)據(jù)的興起和云計算技術(shù)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始依賴于數(shù)據(jù)庫來進行業(yè)務(wù)處理，使得數(shù)據(jù)庫成為企業(yè)信息系統(tǒng)極為重要的組成部分。然而，在大量數(shù)據(jù)操作過程中，數(shù)據(jù)庫IO成為了系統(tǒng)瓶頸的罪魁禍首，嚴重影響了系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。
什么是數(shù)據(jù)庫IO？
數(shù)據(jù)庫IO指的是數(shù)據(jù)庫在讀寫數(shù)據(jù)時，與磁盤或其他外部數(shù)據(jù)源進行的輸入輸出操作。因為數(shù)據(jù)庫本身存儲的數(shù)據(jù)量巨大，而且在業(yè)務(wù)處理過程中需要頻繁進行數(shù)據(jù)讀寫，所以數(shù)據(jù)庫IO往往成為系統(tǒng)響應(yīng)速度最慢的瓶頸。
數(shù)據(jù)庫IO的性能瓶頸
數(shù)據(jù)庫IO的性能瓶頸主要是由以下幾個因素引起的：
1. 磁盤讀寫速度
磁盤讀寫速度是影響數(shù)據(jù)庫IO性能的最主要因素之一。因為磁盤本身的機械運動速度限制了磁頭讀寫數(shù)據(jù)的速度，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)隨機讀寫、磁頭尋道時間較長等現(xiàn)象，降低了數(shù)據(jù)庫讀寫效率。
2. 網(wǎng)絡(luò)傳輸速度
當(dāng)數(shù)據(jù)庫需要連接到遠程服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換時，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度也會成為影響數(shù)據(jù)庫IO性能的因素之一。網(wǎng)絡(luò)帶寬不足、傳輸鏈路不穩(wěn)定等因素都可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸速度變慢，影響數(shù)據(jù)庫IO性能。
3. 數(shù)據(jù)庫緩存效率
數(shù)據(jù)庫緩存效率也會對IO性能產(chǎn)生影響。在數(shù)據(jù)查詢時，如果能夠從緩存中讀取數(shù)據(jù)，就可以減少對磁盤的讀寫操作，從而提高IO效率。但如果緩存命中率過低或緩存策略不當(dāng)，就會導(dǎo)致緩存效率下降，使得IO效率也隨之降低。
如何優(yōu)化數(shù)據(jù)庫IO性能？
針對上述問題，可以通過以下方式來優(yōu)化數(shù)據(jù)庫IO性能：
1. 合理設(shè)置磁盤陣列
磁盤陣列是一種通過多個磁盤組成的存儲設(shè)備，可以提高I/O性能。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可以選擇合適的磁盤陣列類型和配置方式，例如RD 0、RD 1、RD 5等。
2. 調(diào)整數(shù)據(jù)庫緩存策略
合理調(diào)整數(shù)據(jù)庫緩存策略，可以提高緩存效率，減少對磁盤的讀寫操作?？梢栽O(shè)置適當(dāng)?shù)木彺娲笮?、緩存失效時間等參數(shù)，同時通過監(jiān)測緩存命中率來判斷緩存效果是否良好，如需調(diào)整再及時進行更改。
3. 使用數(shù)據(jù)庫連接池
使用數(shù)據(jù)庫連接池可以有效減少數(shù)據(jù)庫連接的建立和關(guān)閉次數(shù)，從而減少網(wǎng)絡(luò)IO消耗。一般情況下，連接池的大小應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)負載和并發(fā)連接數(shù)來進行適當(dāng)調(diào)整。
4. 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢語句
通過優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢語句，可以減少數(shù)據(jù)庫的讀操作，從而減輕對磁盤的負載，提高IO效率。例如，可以通過合理使用索引、優(yōu)化查詢條件等方式來改善查詢效率。
數(shù)據(jù)庫IO成為了系統(tǒng)瓶頸的一個重要原因，是因為數(shù)據(jù)庫的特殊性質(zhì)所致。為優(yōu)化數(shù)據(jù)庫IO性能，我們需要綜合考慮磁盤陣列、緩存策略、數(shù)據(jù)庫連接池等多個方面進行優(yōu)化。只有多維度，全方位的考慮和優(yōu)化，才能使數(shù)據(jù)庫IO成為我們信息系統(tǒng)中的一大優(yōu)勢和穩(wěn)定性的保障。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化之高并發(fā)下的IO瓶頸
- 軟件系統(tǒng)開發(fā)常見的十大瓶頸
網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化之高并發(fā)下的IO瓶頸
Buffer 可以將文件一次性讀入內(nèi)存后再做后續(xù)處理，而傳統(tǒng)的方式是邊讀文件邊處理數(shù)據(jù)。
軟件系統(tǒng)開發(fā)常見的十大瓶頸
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J2EE核心是一運旅褲組技術(shù)規(guī)范與指南，其中所包含的各類組件、服務(wù)架構(gòu)及技術(shù)層次，均有共同的標準及規(guī)格。下面是我整理的關(guān)于軟件系統(tǒng)開發(fā)常見的十大瓶頸，歡迎大家參考!
數(shù)據(jù)庫
工作任務(wù)內(nèi)存超過可用的RAM內(nèi)存
長/短查詢
寫入沖突
大連接(join)占用內(nèi)存
虛擬化
共享一個HDD、磁盤尋死(disk seek death)
在云端網(wǎng)絡(luò)I/O波動
編程
線程：死鎖、調(diào)試、非線性擴展等
事件驅(qū)動編程：callback()過于復(fù)雜、如何在函數(shù)調(diào)用中存儲有狀態(tài)等
缺乏調(diào)優(yōu)、跟蹤、日志等
單模塊不可擴展、單點故障(SPOF:Single Point Of Failure)、非橫向擴展等
有狀態(tài)應(yīng)用程序
設(shè)計問題：開發(fā)的.應(yīng)用程序只在自己的機器行運行正常，或者只是在幾個人測試的時候正常(沒有經(jīng)歷壓力測試)。
算法過于復(fù)雜
相關(guān)服務(wù)，例如DNS查找以及其他可能屏蔽的服務(wù)
堆棧空間
磁盤
訪問本地磁盤
隨機訪問磁盤I/O
鎮(zhèn)派 磁盤碎片
當(dāng)SSD寫入的數(shù)據(jù)大于SSD容量時，性能會下降
OS
Fsync飽和，Linux緩沖區(qū)填塞(Fsync flushing, linux buffer cache filling up)
TCP緩沖區(qū)太小
文件描述符限制
功率分配(Power budget)
緩存
沒使用memcached(數(shù)據(jù)庫崩潰)
HTTP中：headers、etags、沒有使用gzip壓縮等。
沒有充分利用瀏覽器緩存
字節(jié)碼緩存(如PHP)
L1/L2緩存：這是個令人頭疼的大瓶頸。把關(guān)鍵并且經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存儲在L1/L2中。這涉及到很多：snappy網(wǎng)絡(luò)I/O,列數(shù)據(jù)庫直接在壓縮數(shù)據(jù)上運行算法等。利用一些技術(shù)不銷毀你的TLB。最重要的思想是緊緊的抓住計算機的體系結(jié)構(gòu)，涉及多核CPU，L1/L2，共享的L3，NUMA RAM，從DRAM到芯片數(shù)據(jù)傳輸帶寬/延遲，DRAM緩存的DiskPages，DirtyPages，流經(jīng)CPUDRAMNIC的TCP包。
CPU
CPU過載
內(nèi)容切換—>單核上開啟的線程過多、Linux調(diào)度器、系統(tǒng)調(diào)用太多等
IO等待—>所有的CPU在同速等待
CPU緩存：緩存數(shù)據(jù)是一個細粒度進程，為了在多個實例與不同的值數(shù)據(jù)之旁簡間找到正確的平衡，來保持緩存數(shù)據(jù)的一致性和繁重同步。
底板吞吐量(Backplane throughput)
網(wǎng)絡(luò)
NIC刷爆、IRQ飽和、軟中斷占用掉了100%CPU
DNS查詢
數(shù)據(jù)包丟失
網(wǎng)絡(luò)中存在預(yù)期外的路由
訪問網(wǎng)絡(luò)磁盤
共享SAN
服務(wù)器故障—>無法從服務(wù)處得到響應(yīng)
進程
測試時間
開發(fā)時間
團隊規(guī)模
預(yù)算
代碼債務(wù)
內(nèi)存
內(nèi)存不足—>殺死進程，切換到swap，掛起
內(nèi)存不足導(dǎo)致磁盤交換(與swap相關(guān))
記憶庫開銷過大(Memory library overhead)
內(nèi)存分片(在Java中需要會因為內(nèi)存回收而停頓;在C中，malloc總是開始分配內(nèi)存)
;
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