mysql性能优化实施方案
1. 规范背景与目的
MySQL数据库与 Oracle、 SQL Server 等数据库相比，有其内核上的优势与劣势。我们在使用MySQL数据库的时候需要遵循一定规范，扬长避短。本规范旨在帮助或指导RD、QA、OP等技术人员做出适合线上业务的数据库设计。在数据库变更和处理流程、数据库表设计、SQL编写等方面予以规范，从而为公司业务系统稳定、健康地运行提供保障。
2. 设计规范
2.1 数据库设计
以下所有规范会按照【高危】、【强制】、【推荐】三个级别进行标注，遵守优先级从高到低。
对于不满足【高危】和【强制】两个级别的设计，DBA会强制打回要求修改。
2.1.1 库名
- 【强制】库的名称必须控制在32个字符以内，相关模块的表名与表名之间尽量体现join的关系，如user表和user_login表。
- 【强制】库的名称格式：业务系统名称_子系统名，同一模块使用的表名尽量使用统一前缀。
- 【强制】一般分库名称命名格式是库通配名_编号，编号从0开始递增，比如wenda_001以时间进行分库的名称格式是“库通配名_时间”。
- 【强制】创建数据库时必须显式指定字符集，并且字符集只能是utf8或utf8mb4。
示例：create database db1 default character set utf8;
2.1.2 表结构
- 【强制】表和列的名称必须控制在32个字符以内；表名、字段名必须使用小写字母或数字；禁止出现数字开头，禁止两个下划线中间只出现数字。数据库字段名的修改代价很大，因为无法进行预发布，所以字段名称需要慎重考虑。
正例：getter_admin，task_config，level3_name
反例：GetterAdmin，taskConfig，level_3_name -
【强制】表名要求模块名加下划线开始：
a) 历史表在尾部添加_his。b) 日志表在尾部添加_log。
c) 表名需根据服务模块命名与区分，比如:acct_账务类，user_用户表，bill_账单类。
- 【强制】创建表时必须显式指定字符集为utf8或utf8mb4。禁止在字段中指定编码。
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【强制】创建表时必须显式指定表存储引擎类型，如无特殊需求，一律为InnoDB。当需要使用除InnoDB以外的存储引擎时，必须通过DBA审核才能在生产环境中使用。
说明：Innodb表支持事务、行锁、宕机恢复、MVCC等关系型数据库重要特性，为业界使用最多的MySQL存储引擎。而这是其他大多数存储引擎不具备的，因此首推InnoDB。 -
【强制】每个表必须有id、create_time、update_time等字段；定义如下：
`id` BIGINT(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键'
`create_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间'`update_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更改日期'
说明：id单列主键，统一命名为id、create_time记录创建时间、update_time记录变更时间。每个表的create_time是数据产生的时间，不允许修改；update_time字段添加ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP属性，程序不允许修改。
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【推荐】表中所有字段尽量都是NOT NULL属性，业务可以根据需要定义DEFAULT值。
说明：使用NULL值会存在每一行都会占用额外存储空间、数据迁移容易出错、聚合函数计算结果偏差等问题。
- 【推荐】反范式设计：把经常需要join查询的字段，在其他表里冗余一份。如user_name属性在user_account，user_login_log等表里冗余一份，减少join查询。
- 【强制】中间表用于保留中间结果集，名称必须以tmp_开头。备份表用于备份或抓取源表快照，名称必须以bak_开头。中间表和备份表定期清理。
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【强制】对于超过100W行的大表进行alter table，必须经过DBA审核，并在业务低峰期执行。
说明：alter table会产生表锁，期间阻塞对于该表的所有写入，以及主从延迟等问题，对于业务可能会产生极大影响。
- 【强制】表必须有comment，列必须要有comment。
2.1.3 列数据类型优化
- 【推荐】列的类型定义tinyint(4)、smallint(4)、int(4)等数值型定义，如果不是配合zerofill使用，不需要添加后面的数字，禁用tinyint(1)方式定义。
说明：int(4)实际后面(4)是设置0填充，配合zerofill属性时使用，而不是定义数值的字节数。
示例：int(4)如果设置了zerofill属性，显示的是:0003，同样存储最大值为2147483647。
注意：bool类型的定义在mysql数据库实际存储的是tinyint(1),而当用tinyint(1)定义数据，会被当成bool类型；所以使用tinyint类型定义后面不要加数字，可直接使用：tinyint。
- 【推荐】表中的自增主键（auto_increment属性），推荐使用bigint类型。
说明：无符号int存储范围为0-4294967295（大约42亿左右），溢出后会导致报错。
注意：当一个表上有主键和唯一性索引时，如果insert因为唯一性插入失败(id=9)，那么再次插入时主键依然是自增的(此时id=10)；mysql5.7以前的bug，mysql8.0解决。
- 【推荐】业务中选择性很少的状态status、类型type等字段推荐使用tinyint类型节省存储空间。
- 【强制】小数类型为decimal，禁止使用float和double。金额精度必须是decimal(18,6)。
说明：float和 double在存储的时候，存在精度损失的问题，很可能在值的比较时，得到不正确的结果。如果存储的数据范围超过 decimal的范围，建议将数据拆成整数和小数分开存储。 -
【推荐】业务中IP地址字段推荐使用int类型，不推荐用char(15)。因为int只占4字节，可以用如下函数相互转换，而char(15)占用至少15字节。一旦表数据行数到了1亿，那么要多用1.1G存储空间。
SQL: select inet_aton('192.168.2.12'); select inet_ntoa(3232236044);
PHP: ip2long(‘192.168.2.12’); long2ip(3530427185); -
【推荐】不推荐使用enum，set。推荐使用tinyint或smallint。
说明：它们浪费空间，且枚举值写死了，变更不方便。 -
【强制】列的类型不能是blob、text等大字段，使用垂直拆分到其他表里，仅在需要读这些对象的时候才去select。
说明：BLOB与TEXT在MYSQL中优化不如VARCHAR。BLOB无法使用索引，TEXT需要使用全文索引但MYSQL无法很好的支持全文索引。在加载表数据时，会读取大字段到内存里从而浪费内存空间，影响系统性能。建议和PM、RD沟通，是否真的需要这么大字段。
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【推荐】文本数据尽量用varchar存储。若使用char超过50个字符，一定使用varchar，并且varchar不能超过1000，同一张表中不允许多于2个varchar(1000)的字段，超过512由DBA评估。
说明：varchar是变长存储，比char存储更省空间，但是在读取到内存时，是按照定义字段长度来分配内存空间，会造成浪费，慎用过大的varchar长度定义。 -
【推荐】时间类型尽量选取timestamp。因为datetime占用8字节，timestamp仅占用4字节，但是范围为1970-01-01 00:00:01到2038-01-01 00:00:00。更为高阶的方法，选用int来存储时间，使用SQL函数unix_timestamp()和from_unixtime()来进行转换。
禁止用VARCHAR 类型存储时间。说明:浪费空间，且性能下降。
2.1.4 索引设计
- 【强制】InnoDB表必须主键为id int/bigint auto_increment,且主键值禁止被更新。
- 【强制】主键的名称以“pk_”开头，唯一键以“uk_”或“uq_”开头(线上统一为”uniq_”开头)，普通索引以“idx_”开头，一律使用小写格式，以表名/字段的名称或缩写作为后缀。
- 【强制】在 varchar字段上建立索引时，必须指定索引长度，没必要对全字段建立索引，根据实际字段区分度决定索引长度。
说明：索引的长度与区分度是一对矛盾体，一般对字符串类型数据，长度为20的索引，区分度会高达90%以上，可以使用 count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)的区分度来确定。
缺陷：mysql无法使用其前缀索引做ORDER BY和GROUP BY，也无法使用前缀索引做覆盖扫描。 - 【推荐】单个表上的索引个数不能超过7个。
- 【推荐】在建立索引时，多考虑建立联合索引，并把区分度最高的字段放在最前面。如列userid的区分度可由select count(distinct userid)计算出来。
- 【推荐】在多表join的SQL里，保证被驱动表的连接列上有索引（推荐以主键和唯一性索引为主要关联列），这样join执行效率最高。
说明：
a) 当使用left join时，左表是驱动表，右表是被驱动表
b) 当使用right join时，右表是驱动表，左表是被驱动表
c) 当使用join时，mysql会选择数据量比较小的表作为驱动表，大表作为被驱动表 - 【推荐】建表或加索引时，保证表里互相不存在冗余索引。对于MySQL来说，如果表里已经存在key(a,b)，则key(a)为冗余索引，需要删除。
- 【推荐】表的状态(status)，类型(type)、以及区分度不高，数据分布不均匀等字段，不要添加索引；
- 【推荐】SQL性能优化的目标：至少要达到 range 级别，要求是 ref级别，如果可以是 consts最好。
说明：
a) consts 单表中最多只有一个匹配行（主键或者唯一索引），在优化阶段即可读取到数据。
b) ref 指的是使用普通的索引（normal index）。
c) range 对索引进行范围检索。
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【推荐】建组合索引的时候，区分度最高的在最左边。
正例：如果where a=? and b=?，a列的几乎接近于唯一值，那么只需要单建 idx_a索引即可。
说明：存在非等号和等号混合判断条件时，在建索引时，请把等号条件的列前置。如：where a>? and b=? 那么即使 a的区分度更高，也必须把 b放在索引的最前列。
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【强制】where条件中，表字段上不允许substr、length、date_add、date_sub、date、date_format等函数转换；
说明：使用函数转换的字段，即使该字段有索引，也不会被使用；
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【推荐】更新非常频繁的表，update_time如果是CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMPTE特性，不建议加索引。
说明：频繁更新的表使用 CURRENT_TIMESTAMP ONUPDATE CURRENT_TIMESTAMPTE 数据库当前数据自动变更时间特性，会导致该字段索引失效或部分失效。
- 【强制】建立索引或删除索引必须由 DBA 评审。
2.1.5 分库分表、分区表
- 【强制】分区表的分区字段（partition-key）必须有唯一索引或主键，或者是其中一部分。
- 【强制】单个分区表中的分区（包括子分区）个数不能超过1024。
- 【强制】上线前RD或者DBA必须指定分区表的创建、清理策略。
- 【强制】访问分区表的SQL必须包含分区键。
- 【推荐】单个分区文件不超过2G，总大小不超过50G。建议总分区数不超过20个。
- 【强制】对于分区表执行alter table操作，必须在业务低峰期执行。
- 【强制】采用分库策略的，库的数量不能超过1024。
- 【强制】采用分表策略的，表的数量不能超过4096。
- 【推荐】单个分表不超过500W行，ibd文件大小不超过2G，这样才能让数据分布式变得性能更佳。
- 【推荐】水平分表尽量用取模方式，日志、报表类数据建议采用日期进行分表。
2.1.6 字符集
- 【强制】数据库本身库、表、列所有字符集必须保持一致，为utf8或utf8mb4。
- 【强制】前端程序字符集或者环境变量中的字符集，与数据库、表的字符集必须一致，统一为utf8。
2.1.7 程序层DAO设计建议
- 【推荐】新的代码不要用model，推荐使用手动拼SQL+绑定变量传入参数的方式。因为model虽然可以使用面向对象的方式操作db，但是其使用不当很容易造成生成的SQL非常复杂，且model层自己做的强制类型转换性能较差，最终导致数据库性能下降。
- 【推荐】前端程序连接MySQL或redis，必须有连接超时和失败重连机制，且失败重试必须有间隔时间。
- 【推荐】前端程序报错里尽量能够提示MySQL或redis原生态的报错信息，便于排查错误。
- 【推荐】对于有连接池的前端程序，必须根据业务需要配置初始、最小、最大连接数，超时时间以及连接回收机制，否则会耗尽数据库连接资源，造成线上事故。
- 【推荐】对于log或history类型的表，随时间增长容易越来越大，因此上线前RD或者DBA必须建立表数据清理或归档方案。
- 【推荐】在应用程序设计阶段，RD必须考虑并规避数据库中主从延迟对于业务的影响。尽量避免从库短时延迟（20秒以内）对业务造成影响，建议强制一致性的读开启事务走主库，或更新后过一段时间再去读从库。
- 【推荐】多个并发业务逻辑访问同一块数据（innodb表）时，会在数据库端产生行锁甚至表锁导致并发下降，因此建议更新类SQL尽量基于主键去更新。
- 【推荐】业务逻辑之间加锁顺序尽量保持一致，否则会导致死锁。
- 【推荐】对于单表读写比大于10:1的数据行或单个列，可以将热点数据放在缓存里（如mecache或redis），加快访问速度，降低MySQL压力。
2.1.8 一个规范的建表语句示例
一个较为规范的建表语句为：
CREATE TABLE user (
`id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`user_id` bigint NOT NULL COMMENT '用户id',
`email` varchar(30) NOT NULL COMMENT '用户邮箱',
`nickname` varchar(45) NOT NULL COMMENT '昵称',
`birthday` date NOT NULL COMMENT '生日',
`sex` tinyint DEFAULT '0' COMMENT '性别',
`user_resume` varchar(300) NOT NULL COMMENT '用户提交的简历存放地址',
`user_register_ip` int NOT NULL COMMENT '用户注册时的源ip',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '用户记录创建的时间',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
`user_review_status` tinyint NOT NULL COMMENT '用户资料审核状态，1为通过，2为审核中，3为未通过，4为还未提交审核',
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `uniq_user_id` (`user_id`),
KEY `idx_username`(`username`),
KEY `idx_create_time`(`create_time`,`user_review_status`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='网站用户基本信息';
2.2 SQL编写
2.2.1 DML语句
- 【强制】select语句必须指定具体字段名称，禁止写成select *。
说明：select *会将不该读的数据也从MySQL里读出来，造成网卡压力。且表字段一旦更新，但model层没有来得及更新的话，系统会报错。 - 【强制】insert语句指定具体字段名称，不要写成insert into t1 values(…)。
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【强制】insert into…values(XX),(XX),(XX)…。这里XX的值不要超过1000个。
说明：值过多虽然上线很快，但会引起主从同步延迟。 -
【推荐】SELECT语句不要使用UNION，推荐使用UNION ALL，并且UNION子句个数限制在5个以内。
说明：union all不需要去重，节省数据库资源，提高性能。 -
【推荐】in值列表限制在1000以内。例如select… where userid in(…1000个以内…)。
说明：为了减少底层扫描，减轻数据库压力从而加速查询。 - 【强制】事务里批量更新数据需要控制数量(一次1000)，进行必要的sleep，做到少量多次。
- 【强制】事务涉及的表必须全部是innodb表。否则一旦失败不会全部回滚，且易造成主从库同步中断。
- 【强制】除静态表或小表（1000行以内），DML语句必须有where条件，且使用索引查找。
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【强制】生产环境禁止使用hint，如sql_no_cache，force index，ignore key，straight join等。
说明：hint是用来强制SQL按照某个执行计划来执行，但随着数据量变化我们无法保证自己当初的预判是正确的。 -
【强制】where条件里等号左右字段类型必须一致，否则无法利用索引。
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【推荐】SELECT|UPDATE|DELETE|REPLACE要有WHERE子句，且WHERE子句的条件必需使用索引查找。
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【强制】生产数据库中强烈不推荐大表上发生全表扫描，但对于1000行以下的静态表可以全表扫描。查询数据量不要超过表行数的25%，否则不会利用索引。
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【强制】WHERE子句中禁止只使用左模糊或者全模糊的LIKE条件进行查找，必须有其他等值或范围查询条件，否则无法利用索引。
说明：索引文件具有 B-Tree的最左前缀匹配特性，如果左边的值未确定，那么无法使用此索引。
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【推荐】索引列不要使用函数或表达式，否则无法利用索引。
示例：where length(name)='Admin'或where user_id+2=10023。
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【推荐】减少使用or语句，可将or语句优化为union，然后在各个where条件上建立索引。
示例：where a=1 or b=2优化为where a=1… union …where b=2, key(a),key(b)。
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【推荐】LIMIT M,N 的分页方式，仅适用于M<50000时。随着M的增长，这种分页方式会变得很慢。因为MySQL要先扫描M行再往后取 N 条记录。书签方式:记录上次查询最大的ID值，向后追溯N行记录。
示例：select a,b,c from table where id > lastmax(id) limit N;
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【强制】不允许在应用中使用delete语句（不能物理删除，使用逻辑删除-字段名is_delete）,不允许drop字段。
2.2.2 多表连接
- 【强制】禁止跨db的join语句。因为这样可以减少模块间耦合，为数据库拆分奠定坚实基础。
- 【强制】禁止在业务的更新类SQL语句中使用join，比如update t1 join t2…。
- 【推荐】不建议使用子查询，建议将子查询SQL拆开结合程序多次查询，或使用join来代替子查询。
- 【强制】线上环境，多表join不要超过2个表。
- 【推荐】多表连接查询推荐使用别名，且SELECT列表中要用别名引用字段，数据库.表格式，如select a from db1.table1 alias1 where …。
- 【推荐】在多表join中，尽量选取结果集较小的表作为驱动表，来join其他表。
2.2.3 事务
- 【推荐】事务中INSERT|UPDATE|DELETE|REPLACE语句操作的行数控制在1000以内，以及WHERE子句中IN列表的传参个数控制在1000以内。
- 【推荐】批量操作数据时，需要控制事务处理间隔时间，进行必要的sleep，一般建议值1-5秒。
- 【推荐】对于有auto_increment属性字段的表的插入操作，并发需要控制在200以内。
- 【强制】程序设计必须考虑“数据库事务隔离级别”带来的影响，包括脏读、不可重复读和幻读。线上建议事务隔离级别为repeatable-read。
- 【推荐】事务里包含SQL不超过5个（支付业务除外）。因为过长的事务会导致锁数据较久，MySQL内部缓存、连接消耗过多等雪崩问题。
- 【推荐】事务里更新语句尽量基于主键或unique key，如update … where id=XX; 否则会产生间隙锁，内部扩大锁定范围，导致系统性能下降，产生死锁。
- 【推荐】对于MySQL主从延迟严格敏感的select语句，请开启事务强制访问主库。
- 【强制】避免出现慢事务或长时间不提交的事务。
a) 单个事务执行时间禁止超过 500ms。
b) 针对慢事务后续会有监控，超过5个慢事务时会自动触发脚本Kill掉，可能会对业务造成一定的影响。所以，请严格遵守前一条大事务的标准。
说明：慢事务可能会造成某些表的数据行长时间被锁住，导致事务累积引发线上事故。 - 【强制】禁止使用SET autocommit = 0 开始事务，统一使用BEGIN/COMMIT开始关闭事务。
说明：MYSQL默认情况下是开启自动提交事务的，如果使用set autocommit = 0后会话会永久关闭自动提交功能，即使后面commit了也不再开启自动提交。
2.2.4 排序和分组
- 【强制】DISTINCT/ORDER BY/GROUP BY必须走索引。
- 【强制】对排序后的结果集进行限制，只返回业务所需要的那几条数据即可。
例如：SELECT C1,C2,C3 FROM table ORDER BY createtime desc LIMIT 20; ##在 createtime 上建索引，并限制结果集。
说明：排序操作是非常消耗资源的，走索引则消耗最低，但若结果集很大且不加限制，那同样还是非常慢的，可以加上LIMIT 100进行限制。 - 【推荐】减少使用order by，和业务沟通能不排序就不排序，或将排序放到程序端去做。order by、group by、distinct这些语句较为耗费CPU，数据库的CPU资源是极其宝贵的。
- 【推荐】order by、group by、distinct这些SQL尽量利用索引直接检索出排序好的数据。如where a=1 order by b可以利用key(a,b)。
- 【推荐】包含了order by、group by、distinct这些查询的语句，where条件过滤出来的结果集请保持在1000行以内，否则SQL会很慢。
2.2.5 线上禁止使用的SQL语句
- 【高危】禁止使用关联子查询，如update t1 set … where name in(select name from user where…);效率极其低下。
- 【强制】禁用procedure、function、trigger、views、event、外键约束。因为他们消耗数据库资源，降低数据库实例可扩展性。推荐都在程序端实现。
- 【强制】禁用insert into …on duplicate key update…在高并发环境下，会造成主从不一致。
- 【强制】禁止联表更新语句，如update t1,t2 where t1.id=t2.id…。
- 【强制】禁用MySQL保留字，如 desc、range、match、delayed 等。 请参考 MySQL 官方保留字:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/keywords.html
3. 容量规范
- 【强制】单库最多含 500 张表。
- 【推荐】单库大小建议 500GB，不得超过 1TB。
说明:单库过大不利于维护，且可能会有性能问题，尤其是针对超过1TB的库 进行备份耗时长、且恢复时间也过久。 - 【强制】单表容量规范如下:
a) 字段数不得超过50个，行平均长度不得超4KB。
b) 单表容量超1000W Rows、大小超10GB时，就要考虑拆分表。
说明：推荐单行不超过200字节，即单表5000W Rows、大小控制在10GB内。单表超1000W Rows，可能会出现较多的慢查询，尤其是 Join 多表关联查询， 性能下降明显，并且超大表的运维成本也较高，如备份耗时、表损坏风险大、DDL操作耗时等。所以，尽量避免单表过大对线上数据库造成潜在的风险，在 单表增长到一定量时考虑分区表、历史数据归档(冷热数据分离)、减少JOIN关联查询、拆分表(垂直拆分和水平拆分)等措施就很有必要了。 - 【推荐】表字段少而精。
a) 单表字段数，以1G Size 500W Rows 来评估。
b) 单行不超过200Byte
c) 单表不超50个INT 字段，不超20个CHAR(10)字段。
d) 单表字段数上限控制在20-50个。
说明:IO高效、表修复快、ALTER快、高并发。 - 【推荐】纯INT字段单表控制在1000W行内，含CHAR单表控制在500W行内。
- 【推荐】线上数据量很大的日志表，建议进行数据归档，仅保留当前热点数据，以减少日志表的大小。
4. SQL脚本提交规范
- 【强制】必须写明执行顺序，尤其是后续补充的SQL若有顺序要求则务必邮件中注明执行顺序。若无特殊说明，则按照邮件提交的顺序执行。必须标注影响行数。
- 【强制】提交的SQL脚本中禁止出现”DROP/TRUNCATE ”此类关键字涉及的所有语句。若有需求，则请走审批流程，待各组leader审批通过后，再到DBA这边确认后方可由DBA执行。
- 【强制】提交的SQL脚本文件必须是UTF-8编码，否则会造成SQL内容乱码。
- 【强制】表结构变更，当表文件大小超过5G或者记录数超过1千万，需经过主管审批，执行时间放在晚上业务低峰期。
说明：不建议在千万级表上执行变更表结构的操作，若确实需要，则推荐使用pt-osc开源的在线DDL工具，并且将同一个表上的多条变更操作合并为一条。
例如：ALTER TABLE test ADD COLUMN mark varchar(20),ADD KEY idx_createtime(createtime); - DDL 脚本提交相关
a) 【强制】所有DDL类SQL脚本必须放在程序发布前执行；
b) 【强制】脚本内禁止使用DROP DATABASE、DROP TABLE、TRUNCATE TABLE操作，包括DROP TABLE IF EXISTS 语法。 - 若需要通过SQL脚本方式运行的，须由符合以下标准:
a) 【强制】数据库执行计划(explain)，单条SQL遍历记录条数(rows)不超过5万条。
b) 【强制】单个脚本SQL更新记录总数不超过1000条。
c) 【强制】IN里的ID记录数不超过1000条。
d) 【强制】禁止UPDATE...SELECT...和UPDATE...SELECT...JOIN语法。
e) 【强制】禁止INSERT INTO ...SELECT...和INSERT INTO ...SELECT... JOIN。
f) 【强制】上线需有回退SQL。