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今天,數據庫的操作越来越成为整个应用的性能瓶颈了,这点对于Web应用尤其明显。关于數據庫的性能,这并不只是DBA才需要担心的事,而这更是我们程序员需要去关注的事情。当我们去设计數據庫表结构,对操作數據庫时(尤其是查表时的SQL语句),我们都需要注意数据操作的性能。这里,我们不会讲过多的SQL语句的优化,而只是针对MySQL这一Web应用最多的數據庫。希望下面的这些优化技巧对你有用。
1. 为查询缓存优化你的查询
大多数的MySQL服务器都开启了查询缓存。这是提高性最有效的方法之一,而且这是被MySQL的數據庫引擎处理的。当有很多相同的查询被执行了多次的时候,这些查询结果会被放到一个缓存中,这样,后续的相同的查询就不用操作表而直接访问缓存结果了。
這裏最主要的問題是,對于程序員來說,這個事情是很容易被忽略的。因爲,我們某些查詢語句會讓MySQL不使用緩存。請看下面的示例:
上面两条SQL语句的差别就是 CURDATE() ,MySQL的查询缓存对这个函数不起作用。所以,像 NOW() 和 RAND() 或是其它的诸如此类的SQL函数都不会开启查询缓存,因为这些函数的返回是会不定的易变的。所以,你所需要的就是用一个变量来代替MySQL的函数,从而开启缓存。
2. EXPLAIN 你的 SELECT 查询
使用 EXPLAIN 关键字可以让你知道MySQL是如何处理你的SQL语句的。这可以帮你分析你的查询语句或是表结构的性能瓶颈。
EXPLAIN 的查询结果还会告诉你你的索引主键被如何利用的,你的数据表是如何被搜索和排序的……等等,等等。
挑一個你的SELECT語句(推薦挑選那個最複雜的,有多表聯接的),把關鍵字EXPLAIN加到前面。你可以使用phpmyadmin來做這個事。然後,你會看到一張表格。下面的這個示例中,我們忘記加上了group_id索引,並且有表聯接:
当我们为 group_id 字段加上索引后:
我们可以看到,前一个结果显示搜索了 7883 行,而后一个只是搜索了两个表的 9 和 16 行。查看rows列可以让我们找到潜在的性能问题。
3. 当只要一行数据时使用 LIMIT 1
當你查詢表的有些時候,你已經知道結果只會有一條結果,但因爲你可能需要去fetch遊標,或是你也許會去檢查返回的記錄數。
在这种情况下,加上 LIMIT 1 可以增加性能。这样一样,MySQL數據庫引擎会在找到一条数据后停止搜索,而不是继续往后查少下一条符合记录的数据。
下面的示例,只是为了找一下是否有“中国”的用户,很明显,后面的会比前面的更有效率。(请注意,第一条中是Select *,第二条是Select 1)
4. 为搜索字段建索引
索引並不一定就是給主鍵或是唯一的字段。如果在你的表中,有某個字段你總要會經常用來做搜索,那麽,請爲其建立索引吧。
从上图你可以看到那个搜索字串 “last_name LIKE ‘a%’”,一个是建了索引,一个是没有索引,性能差了4倍左右。
另外,你應該也需要知道什麽樣的搜索是不能使用正常的索引的。例如,當你需要在一篇大的文章中搜索一个词时,如: “WHERE post_content LIKE ‘%apple%’”,索引可能是没有意义的。你可能需要使用MySQL全文索引 或是自己做一个索引(比如说:搜索关键词或是Tag什么的)
5. 在Join表的时候使用相当类型的例,并将其索引
如果你的应用程序有很多 JOIN 查询,你应该确认两个表中Join的字段是被建过索引的。这样,MySQL内部会启动为你优化Join的SQL语句的机制。
而且,这些被用来Join的字段,应该是相同的类型的。例如:如果你要把 DECIMAL 字段和一个 INT 字段Join在一起,MySQL就无法使用它们的索引。对于那些STRING类型,还需要有相同的字符集才行。(两个表的字符集有可能不一样)
6. 千万不要 ORDER BY RAND()
想打亂返回的數據行?隨機挑一個數據?真不知道誰發明了這種用法,但很多新手很喜歡這樣用。但你確不了解這樣做有多麽可怕的性能問題。
如果你真的想把返回的数据行打乱了,你有N种方法可以达到这个目的。这样使用只让你的數據庫的性能呈指数级的下降。这里的问题是:MySQL会不得不去执行RAND()函数(很耗CPU时间),而且这是为了每一行记录去记行,然后再对其排序。就算是你用了Limit 1也无济于事(因为要排序)
下面的示例是隨機挑一條記錄
7. 避免 SELECT *
从數據庫里读出越多的数据,那么查询就会变得越慢。并且,如果你的數據庫服务器和WEB服务器是两台独立的服务器的话,这还会增加网络传输的负载。
所以,你應該養成一個需要什麽就取什麽的好的習慣。
8. 永远为每张表设置一个ID
我们应该为數據庫里的每张表都设置一个ID做为其主键,而且最好的是一个INT型的(推荐使用UNSIGNED),并设置上自动增加的AUTO_INCREMENT标志。
就算是你 users 表有一个主键叫 “email”的字段,你也别让它成为主键。使用 VARCHAR 类型来当主键会使用得性能下降。另外,在你的程序中,你应该使用表的ID来构造你的数据结构。
而且,在MySQL數據引擎下,還有一些操作需要使用主鍵,在這些情況下,主鍵的性能和設置變得非常重要,比如,集群,分區……
在這裏,只有一個情況是例外,那就是“關聯表”的“外鍵”,也就是說,這個表的主鍵,通過若幹個別的表的主鍵構成。我們把這個情況叫做“外鍵”。比如:有一個“學生表”有學生的ID,有一個“課程表”有課程ID,那麽,“成績表”就是“關聯表”了,其關聯了學生表和課程表,在成績表中,學生ID和課程ID叫“外鍵”其共同組成主鍵。
9. 使用 ENUM 而不是 VARCHAR
ENUM 类型是非常快和紧凑的。在实际上,其保存的是 TINYINT,但其外表上显示为字符串。这样一来,用这个字段来做一些选项列表变得相当的完美。
如果你有一个字段,比如“性别”,“国家”,“民族”,“状态”或“部门”,你知道这些字段的取值是有限而且固定的,那么,你应该使用 ENUM 而不是 VARCHAR。
MySQL也有一个“建议”(见第十条)告诉你怎么去重新组织你的表结构。当你有一个 VARCHAR 字段时,这个建议会告诉你把其改成 ENUM 类型。使用 PROCEDURE ANALYSE() 你可以得到相关的建议。
10. 从 PROCEDURE ANALYSE() 取得建议
PROCEDURE ANALYSE() 会让 MySQL 帮你去分析你的字段和其实际的数据,并会给你一些有用的建议。只有表中有实际的数据,这些建议才会变得有用,因为要做一些大的决定是需要有数据作为基础的。
例如,如果你创建了一个 INT 字段作为你的主键,然而并没有太多的数据,那么,PROCEDURE ANALYSE()会建议你把这个字段的类型改成 MEDIUMINT 。或是你使用了一个 VARCHAR 字段,因为数据不多,你可能会得到一个让你把它改成 ENUM 的建议。这些建议,都是可能因为数据不够多,所以决策做得就不够准。
在phpmyadmin里,你可以在查看表时,点击 “Propose table structure” 来查看这些建议
一定要注意,這些只是建議,只有當你的表裏的數據越來越多時,這些建議才會變得准確。一定要記住,你才是最終做決定的人。
11. 尽可能的使用 NOT NULL
除非你有一个很特别的原因去使用 NULL 值,你应该总是让你的字段保持 NOT NULL。这看起来好像有点争议,请往下看。
首先,問問你自己“Empty”和“NULL”有多大的區別(如果是INT,那就是0和NULL)?如果你覺得它們之間沒有什麽區別,那麽你就不要使用NULL。(你知道嗎?在 Oracle 里,NULL 和 Empty 的字符串是一样的!)
不要以为 NULL 不需要空间,其需要额外的空间,并且,在你进行比较的时候,你的程序会更复杂。 当然,这里并不是说你就不能使用NULL了,现实情况是很复杂的,依然会有些情况下,你需要使用NULL值。
12. Prepared Statements
Prepared Statements很像存储过程,是一种运行在后台的SQL语句集合,我们可以从使用 prepared statements 获得很多好处,无论是性能问题还是安全问题。
Prepared Statements 可以检查一些你绑定好的变量,这样可以保护你的程序不会受到“SQL注入式”攻击。当然,你也可以手动地检查你的这些变量,然而,手动的检查容易出问题,而且很经常会被程序员忘了。当我们使用一些framework或是ORM的时候,这样的问题会好一些。
在性能方面,当一个相同的查询被使用多次的时候,这会为你带来可观的性能优势。你可以给这些Prepared Statements定义一些参数,而MySQL只会解析一次。
虽然最新版本的MySQL在传输Prepared Statements是使用二进制形势,所以这会使得网络传输非常有效率。
当然,也有一些情况下,我们需要避免使用Prepared Statements,因为其不支持查询缓存。但据说版本5.1后支持了。
在PHP中要使用prepared statements,你可以查看其使用手册:mysqli 扩展 或是使用數據庫抽象层,如: PDO.
13. 无缓冲的查询
正常的情況下,當你在當你在你的腳本中執行一個SQL語句的時候,你的程序會停在那裏直到沒這個SQL語句返回,然後你的程序再往下繼續執行。你可以使用無緩沖查詢來改變這個行爲。
mysql_unbuffered_query() 发送一个SQL语句到MySQL而并不像mysql_query()一样去自动fethch和缓存结果。这会相当节约很多可观的内存,尤其是那些会产生大量结果的查询语句,并且,你不需要等到所有的结果都返回,只需要第一行数据返回的时候,你就可以开始马上开始工作于查詢結果了。
然而,这会有一些限制。因为你要么把所有行都读走,或是你要在进行下一次的查询前调用 mysql_free_result() 清除结果。而且, mysql_num_rows() 或 mysql_data_seek() 将无法使用。所以,是否使用无缓冲的查询你需要仔细考虑。
14. 把IP地址存成 UNSIGNED INT
很多程序员都会创建一个 VARCHAR(15) 字段来存放字符串形式的IP而不是整形的IP。如果你用整形来存放,只需要4个字节,并且你可以有定长的字段。而且,这会为你带来查询上的优势,尤其是当你需要使用这样的WHERE条件:IP between ip1 and ip2。
我们必需要使用UNSIGNED INT,因为 IP地址会使用整个32位的无符号整形。
而你的查询,你可以使用 INET_ATON() 来把一个字符串IP转成一个整形,并使用 INET_NTOA() 把一个整形转成一个字符串IP。在PHP中,也有这样的函数 ip2long() 和 long2ip()。
15. 固定长度的表会更快
如果表中的所有字段都是“固定长度”的,整个表会被认为是 “static” 或 “fixed-length”。 例如,表中没有如下类型的字段: VARCHAR,TEXT,BLOB。只要你包括了其中一个这些字段,那么这个表就不是“固定长度静态表”了,这样,MySQL 引擎会用另一种方法来处理。
固定長度的表會提高性能,因爲MySQL搜尋得會更快一些,因爲這些固定的長度是很容易計算下一個數據的偏移量的,所以讀取的自然也會很快。而如果字段不是定長的,那麽,每一次要找下一條的話,需要程序找到主鍵。
並且,固定長度的表也更容易被緩存和重建。不過,唯一的副作用是,固定長度的字段會浪費一些空間,因爲定長的字段無論你用不用,他都是要分配那麽多的空間。
使用“垂直分割”技術(見下一條),你可以分割你的表成爲兩個一個是定長的,一個則是不定長的。
16. 垂直分割
“垂直分割”是一种把數據庫中的表按列变成几张表的方法,这样可以降低表的复杂度和字段的数目,从而达到优化的目的。(以前,在银行做过项目,见过一张表有100多个字段,很恐怖)
示例一:在Users表中有一个字段是家庭地址,这个字段是可选字段,相比起,而且你在數據庫操作的时候除了个人信息外,你并不需要经常读取或是改写这个字段。那么,为什么不把他放到另外一张表中呢? 这样会让你的表有更好的性能,大家想想是不是,大量的时候,我对于用户表来说,只有用户ID,用户名,口令,用户角色等会被经常使用。小一点的表总是会有好的性能。
示例二: 你有一个叫 “last_login” 的字段,它会在每次用户登录时被更新。但是,每次更新时会导致该表的查询缓存被清空。所以,你可以把这个字段放到另一个表中,这样就不会影响你对用户ID,用户名,用户角色的不停地读取了,因为查询缓存会帮你增加很多性能。
另外,你需要注意的是,這些被分出去的字段所形成的表,你不會經常性地去Join他們,不然的話,這樣的性能會比不分割時還要差,而且,會是極數級的下降。
17. 拆分大的 DELETE 或 INSERT 语句
如果你需要在一个在线的网站上去执行一个大的 DELETE 或 INSERT 查询,你需要非常小心,要避免你的操作让你的整个网站停止相应。因为这两个操作是会锁表的,表一锁住了,别的操作都进不来了。
Apache 会有很多的子进程或线程。所以,其工作起来相当有效率,而我们的服务器也不希望有太多的子进程,线程和數據庫链接,这是极大的占服务器资源的事情,尤其是内存。
如果你把你的表锁上一段时间,比如30秒钟,那么对于一个有很高访问量的站点来说,这30秒所积累的访问进程/线程,數據庫链接,打开的文件数,可能不仅仅会让你泊WEB服务Crash,还可能会让你的整台服务器马上掛了。
所以,如果你有一个大的处理,你定你一定把其拆分,使用 LIMIT 条件是一个好的方法。下面是一个示例:
18. 越小的列会越快
对于大多数的數據庫引擎来说,硬盘操作可能是最重大的瓶颈。所以,把你的数据变得紧凑会对这种情况非常有帮助,因为这减少了对硬盘的访问。
参看 MySQL 的文档 Storage Requirements 查看所有的数据类型。
如果一个表只会有几列罢了(比如说字典表,配置表),那么,我们就没有理由使用 INT 来做主键,使用 MEDIUMINT, SMALLINT 或是更小的 TINYINT 会更经济一些。如果你不需要记录时间,使用 DATE 要比 DATETIME 好得多。
当然,你也需要留够足够的扩展空间,不然,你日后来干这个事,你会死的很难看,参看Slashdot的例子(2009年11月06日),一个简单的ALTER TABLE语句花了3个多小时,因为里面有一千六百万条数据。
19. 选择正确的存储引擎
在 MySQL 中有两个存储引擎 MyISAM 和 InnoDB,每个引擎都有利有弊。酷壳以前文章《MySQL: InnoDB 还是 MyISAM?》讨论和这个事情。
MyISAM 适合于一些需要大量查询的应用,但其对于有大量写操作并不是很好。甚至你只是需要update一个字段,整个表都会被锁起来,而别的进程,就算是读进程都无法操作直到读操作完成。另外,MyISAM 对于 SELECT COUNT(*) 这类的计算是超快无比的。
InnoDB 的趋势会是一个非常复杂的存储引擎,对于一些小的应用,它会比 MyISAM 还慢。他是它支持“行锁” ,于是在写操作比较多的时候,会更优秀。并且,他还支持更多的高级应用,比如:事务。
下面是MySQL的手冊
target=”_blank”MyISAM Storage Engine
InnoDB Storage Engine
20. 使用一个对象关系映射器(Object Relational Mapper)
使用 ORM (Object Relational Mapper),你能够获得可靠的性能增涨。一个ORM可以做的所有事情,也能被手动的编写出来。但是,这需要一个高级专家。
ORM 的最重要的是“Lazy Loading”,也就是说,只有在需要的去取值的时候才会去真正的去做。但你也需要小心这种机制的副作用,因为这很有可能会因为要去创建很多很多小的查询反而会降低性能。
ORM 还可以把你的SQL语句打包成一个事务,这会比单独执行他们快得多得多。
目前,個人最喜歡的PHP的ORM是:Doctrine。
21. 小心“永久链接”
“永久链接”的目的是用来减少重新创建MySQL链接的次数。当一个链接被创建了,它会永远处在连接的状态,就算是數據庫操作已经结束了。而且,自从我们的Apache开始重用它的子进程后——也就是说,下一次的HTTP请求会重用Apache的子进程,并重用相同的 MySQL 链接。
PHP手冊:mysql_pconnect()
在理論上來說,這聽起來非常的不錯。但是從個人經驗(也是大多數人的)上來說,這個功能制造出來的麻煩事更多。因爲,你只有有限的鏈接數,內存問題,文件句柄數,等等。
而且,Apache 运行在极端并行的环境中,会创建很多很多的了进程。这就是为什么这种“永久链接”的机制工作地不好的原因。在你决定要使用“永久链接”之前,你需要好好地考虑一下你的整个系统的架构。
MySQL性能優化的21個最佳實踐,布布扣,bubuko.com
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