数据库应用优化

之前介绍了从sql语句层面进行优化，但是在实际生产环境中，由于数据库本身的性能局限，就必须要对前台的应用进行一些优化，来降低数据库的访问压力。

1.使用连接池

对于访问数据库来说，建立连接的代价是比较昂贵的，因为我们频繁的创建关闭连接，是比较耗费资源的，我们有必要建立 数据库连接池，以提高访问的性能

2.减少对MySQL的访问

2.1 避免对数据进行重复检索
2.2 增加cache层

3.负载均衡

利用某种均衡算法，将固定的负载量分布到不同的服务器上， 以此来降低单台服务器的负载，达到优化的效果。

3.1 利用MySQL复制分流查询

主从复制，实现读写分离，使增删改操作走主节点，查询操作走从节点，从而可以降低单台服务器的读写压力

Mysql中查询缓存优化

开启Mysql的查询缓存，当执行完全相同的SQL语句(包括大小写)的时候，服务器就会直接从缓存中读取结果，当数据被修改，之前的缓存会失效，修改比较频繁的表不适合做查询缓存。

查询缓存配置

1.查看当前的MySQL数据库是否支持查询缓存：

SHOW VARIABLES LIKE 'have_query_cache';

2.查看当前MySQL是否开启了查询缓存 ：

SHOW VARIABLES LIKE 'query_cache_type';

3.查看查询缓存的占用大小 ：

SHOW VARIABLES LIKE 'query_cache_size';

4.查看查询缓存的状态变量：

SHOW STATUS LIKE 'Qcache%';

开启查询缓存

MySQL的查询缓存默认是关闭的，需要手动配置参数 query_cache_type ， 来开启查询缓存

SQL_CACHE : 如果查询结果是可缓存的，并且 query_cache_type 系统变量的值为ON或 DEMAND ，则缓存查询结果 。

SQL_NO_CACHE : 服务器不使用查询缓存。它既不检查查询缓存，也不检查结果是否已缓存，也不缓存查询结果。

SELECT SQL_CACHE id, name FROM customer;
SELECT SQL_NO_CACHE id, name FROM customer;

查询缓存失效的情况

1） SQL 语句不一致的情况， 要想命中查询缓存，查询的SQL语句必须一致。

2） 当查询语句中有一些不确定的函数时，则不会缓存。如 ： now() , current_date() , curdate() , curtime() , rand() , uuid() , user() , database() 。

3） 不使用任何表查询语句。

select 'A';

4） 查询 mysql， information_schema或 performance_schema 数据库中的表时，不会走查询缓存。

5） 在存储的函数，触发器或事件的主体内执行的查询。

6） 如果表更改，则使用该表的所有高速缓存查询都将变为无效并从高速缓存中删除

Mysql内存管理及优化

1.内存优化原则

1） 将尽量多的内存分配给MySQL做缓存，但要给操作系统和其他程序预留足够内存。

2） MyISAM 存储引擎的数据文件读取依赖于操作系统自身的IO缓存，因此，如果有MyISAM表，就要预留更多的内存给操作系统做IO缓存。

3） 排序区、连接区等缓存是分配给每个数据库会话（session）专用的，其默认值的设置要根据最大连接数合理分配，如果设置太大，不但浪费资源，而且在并发连接较高时会导致物理内存耗尽。

2.MyISAM内存优化

myisam存储引擎使用 key_buffer 缓存索引块，加速myisam索引的读写速度。对于myisam表的数据块，mysql没有特别的缓存机制，完全依赖于操作系统的IO缓存。

key_buffer_size  //决定MyISAM索引块缓存区的大小，直接影响到MyISAM表的存取效率

read_buffer_size//如果需要经常顺序扫描myisam表，可以通过增大read_buffer_size的值来改善性能
但需要注意的是read_buffer_size是每个session独占的，如果默认值设置太大，就会造成内存浪费。

read_rnd_buffer_size//对于需要做排序的myisam表的查询，
如带有order by子句的sql，适当增加 read_rnd_buffer_size 的值，
可以改善此类的sql性能。但需要注意的是 read_rnd_buffer_size
 是每个session独占的，如果默认值设置太大，就会造成内存浪费。

都是在配置文件中改这些值的大小

3.InnoDB 内存优化

innodb用一块内存区做IO缓存池，该缓存池不仅用来缓存innodb的索引块，而且也用来缓存innodb的数据块

innodb_buffer_pool_size//该变量决定了 innodb 存储引擎表数据和索引数据的
最大缓存区大小。在保证操作系统及其他程序有足够内存可用的情况下，
innodb_buffer_pool_size 的值越大，缓存命中率越高，
访问InnoDB表需要的磁盘I/O 就越少，性能也就越高。

Mysql并发参数调整

MySQL Server 是多线程结构，包括后台线程和客户服务线程。多线程可以有效利用服务器资源，提高数据库的并发性能。在Mysql中，控制并发连接和线程的主要参数包括 max_connections、back_log、thread_cache_size、table_open_cahce。

1.max_connections

最大连接数

2.back_log

如果MySql的连接数达到max_connections时，新来的请求将会被存在堆栈中，以等待某一连接释放资源，该堆栈的数量即back_log，如果等待连接的数量超过back_log，将不被授予连接资源，将会报错。5.6.6 版本之前默认值为 50 ， 之后的版本默认为 50 + （max_connections / 5）， 但最大不超过900。

3.table_open_cache

该参数用来控制所有SQL语句执行线程可打开表缓存的数量， 而在执行SQL语句时，每一个SQL执行线程至少要打开 1 个表缓存。该参数的值应该根据设置的最大连接数 max_connections 以及每个连接执行关联查询中涉及的表的最大数量来设定 ：

​ max_connections x N ；

4.thread_cache_size

为了加快连接数据库的速度，MySQL 会缓存一定数量的客户服务线程以备重用，通过参数 thread_cache_size 可控制 MySQL 缓存客户服务线程的数量。

5.innodb_lock_wait_timeout

该参数是用来设置InnoDB 事务等待行锁的时间，默认值是50ms ， 可以根据需要进行动态设置。对于需要快速反馈的业务系统来说，可以将行锁的等待时间调小，以避免事务长时间挂起； 对于后台运行的批量处理程序来说， 可以将行锁的等待时间调大， 以避免发生大的回滚操作。

Mysql锁问题

1.锁概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

2.锁分类

从对数据操作的粒度分 ：

1） 表锁：操作时，会锁定整个表。

2） 行锁：操作时，会锁定当前操作行。

从对数据操作的类型分：

1） 读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。

2） 写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。

3.Mysql锁

4.MyISAM表锁

MyISAM 存储引擎只支持表锁，MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。

显示加锁:

加读锁 ： lock table table_name read;

加写锁 ： lock table table_name write；

释放锁： unlock tables

读锁案例：

客户端1对表1加上读锁之后，客户端1只能对表1进行读，不能对其他表进行读了，因为锁没释放。客户端2可以对表1进行读操作，也可以对其他表进行读操作，因为客户端2没有加锁。客户端1不能对表1进行增删改操作，因为加的是读锁。客户端2执行增删改的时候进入等待状态，直到客户端1把锁释放掉。

写锁案例：

写锁也叫排他锁，当客户端1对表1加上写锁之后，客户端1可以对表1进行增删改操作。此时客户端2对表1进行查操作时就要进入等待状态了，直到客户端对表1释放锁

MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。

5.InnoDB行锁

行锁特点 ：偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；

对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；

共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

排他锁（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

客户端1对表1行2查询出的数据行进行加锁，此时客户端1对该行进行修改，但不提交事务，客户端2无法对这一行数据进行修改，会进入等待状态，但是可以对其他行的数据进行修改

6.无索引行锁升级为表锁

如果不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，实际效果跟表锁一样。

由于执行更新时 ，name字段本来为varchar类型， 我们是作为数组类型使用，存在类型转换，索引失效，最终行锁变为表锁 ；(就是之前说的字符串必须加单引号，否则索引失效)

7.间隙锁危害

当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁； 对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做 “间隙（GAP）” ,InnoDB也会对这个 “间隙” 加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁（Next-Key锁 )

就是范围搜索出现断层的时候

8.总结

InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。

但是，InnoDB的行级锁同样也有其脆弱的一面，当我们使用不当的时候，可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高，甚至可能会更差。

优化建议：

• 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁。
• 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
• 尽可能减少索引条件，及索引范围，避免间隙锁
• 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
• 尽可使用低级别事务隔离（但是需要业务层面满足需求）