性能测试-数据库优化二（SQL的优化、数据库拆表、分表分区，读写分离、redis、数据库监控）

数据库优化

explain select

重点： type类型，rows行数，extra

SQL的优化

在写on语句时，将数据量小的表放左边，大表写右边
where后面的条件尽可能用索引字段，复合索引时，最好按复合索引顺序写where条件
where后面有in语句，in字段的索引，最好放复合索引的后面，因为in的字段索引可能会失效
模糊查询时，尽量用常量开头，不要用%开头，用%开头查询索引将失效
- select * from table where col like ‘明确%’;
尽量不要使用 or，否则索引失效
尽量不要使用类型转换(显式、隐式),否则索引失效如果主查询数据量大，则使用in；
如果子查询数据量大，则使用exists
- select * from table_1 where id in(数据量小);
查询哪些列，就根据哪些列group\order by，不然会产生一个临时表
写select，尽可能的不用 *

实际项目中sql的优化：

获取慢sql
- 并发时候是慢sql
- 单独执行就是慢sql
执行sql
简单分析
- 简单分析
- 复杂的sql（行数在几十行）
  - 先梳理sql的业务
    - 业务的梳理，可以拆解sql
  - 复杂sql能用代码实现的，尽可能用代码来实现

数据库的优化

数据库库层面优化：

数据库的配置参数、
操作系统参数、
磁盘

数据库表层面优化

表的存储引擎
建表的时候字段数量及字段类型
建索引，一般情况下mysql表的索引，一张表不超过5个
建视图表
- 内存表，不磁盘上
sql优化

数据库拆表

数据库表中数据，产品使用一段时间会后，某些表的数据量的数据量就可能很大。同时数据库对于产品正常非常重要，万一数据库有问题了，导致产品无法正常使用，数据库还需要备份。

备份：一般会备份到其他地方

冷备份：指定一个备份规则，满足规则的时候做备份。
- 如：凌晨一两点、产品用户使用率最低的时候。
热备份：几乎实时对数据库的数据变更进行备份。
- 读写分离、主从同步

读写分离、主从同步

读写分离

主从同步：数据库，至少是两个以上。多个数据库，一般是在不同的机器

读写分离：读数据和数据变更实在不同的数据库中。

读、写，哪个用主数据库，哪个用从数据库？-------思考

实操：在一台机器中，用docker创建多个数据库详细搭建教程看这里

docker run -itd --name mysql-1 -p 3366:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
mysql:5.7
docker run -itd --name mysql-2 -p 3377:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
mysql:5.7
docker run -itd --name mysql-3 -p 3388:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
mysql:5.7

修改数据的配置文件，在配置文件中，设置数据库的服务id和日志同步文件格式，有多个数据库，数据库的id不相同，id值越大，将来作为从数据库。

server-id=100
log-bin=mysql-bin

登录准备作为从数据库的数据库，添加主数据库的信息，添加成功之后，从数据库才知道主数据库是哪个？

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.130.130',
MASTER_PORT=3366,
MASTER_USER='root',
MASTER_PASSWORD='123456';
START SLAVE;
show slave status;

看执行的结果 Slave_SQL_Running Slave_IO_Running的值为Yes。

Slave_IO_Running：意思是二进制文件同步正在运行。Yes，就会从主数据库自动同步数据库二进制文件到从数据。No，就不会同步文件

Slave_SQL_Running：二进制日志回放，正在运行，执行sql，Yes，同步过来的文件，就会执行。No，同步过来的文件，也不会执行。

数据同步，只能是主数据库同步给从数据库，不能反过来。

在主数据库做的任何操作，都可以同步给从数据库，从数据库的数据变动，是不能同步给其他从数据库和主数据库的

从数据库改了数据，主数据库中新增一条新数据，还是可以同步给从数据库的，但是如果主数据库改了从数据库相同的数据，导致了从数据库冲突，冲突之后导致所有数据都不能同步过来。只能解决冲突才能再次同步（删除对应的数据并不能解决冲突）

所以数据变更是在主数据库，获取数据是在从数据库。从数据库是用来读数据，主数据库是用来写数据的。

主从同步

企业中项目，70%的性能问题，都会与数据库有关。

项目中，从数据库中获取数据的使用率，远远高于进行数据变更的。

实现数据库读写分离的话，那么，进行数据变更，获取数据，就可以从不同的数据库中获取。这样，获取数据的性能会要更高一些。

主从同步，至少要有两个以上的数据库。主数据库，主要是做数据变更，从数据库，数据会自动从主数据库同步过来。这样就可以保障主从数据库的数据一致。读的时候，使用从数据库数据，数据不会错，变更数据，使用主数据库，这样一旦数据发生变化，自动同步给从数据库，获取数据是从从数据库中获取，所以从数据库的数据，也是变更之后的数据。

从数据库可以是多个。多个从数据库，可以配置为集群。项目中，jdbc的url地址，就配置数据库的集群地址，这样项目就可以实现从多个从数据库中获取数据。这样获取数据的性能就提升了。

使用主从同步，读写分离，在企业项目中，是比较常见的。使用之后，数据库的性能也是可以得到明显的提升。

分表分区

-详细看这里

分表

分表：拆表垂直拆表，水平拆表

拆表拆出来的子表，都是真实的物理表，表中数据，是落在磁盘上的。每个表在磁盘上的文件变小，表的性能就提升了。

垂直拆表：根据一定的策略，把表的列拆分。
- 策略：如，根据sql语句中，使用率高低
水平拆表：根据一定的策略，把表的行数量拆分
- 策略：如，根据id的尾号

合表：主表(是一张虚拟表，不再磁盘上)的存储引擎是MRG_MYISAM，子表存储引擎必须为MYISAM。 mysql数据库中InnoDB存储引擎，不支持合表

分区

数据库表的数据落入磁盘时，写入不同的磁盘分区上去。

可以是一张表，根据一定的策略，把满足策略的数据，写入到不同硬盘的分区上。

也可以是数据库中的多张表，不同的表写入到不同的硬盘分区上。

写到不同的硬盘，每个硬盘都有自己的IO，写到不同的硬盘，就可以使用不同硬盘的IO性能

分区可以把表数据，落到磁盘上的文件变小，同时也可以使用不同硬盘IO性能，所以数据库表分区对性能提升是很大的。

但是这种方法在企业中相对主从同步用的少一些。

主要原因：

成本，做数据表的分区，一般要使用RAID磁盘矩阵
技术，RAID技术、数据库分区的技术、数据恢复技术

总结关系型数据库性能优化

1、数据库是一个软件，是安装在操作系统中

优化：操作系统优化(硬件、系统参数)、数据库自身参数优化
优化：主从同步

2、数据库的建库、建表

优化：建表的存储引擎、字段类型、字段数量、表索引，关联表、建视图
优化：分表分区

3、数据库的使用

优化：sql优化
优化：读写分离

4、补充：现在数据库越来越多，出现了分布式数据库。TiDB

非关系型数据库

是相对于关系型数据库而言的，关系型数据库，表与表之间是有关联关系的。非关系型数据库，就是说表与表之间，没有明确的关联关系。

关系型数据库，表是二维表，把数据进行了栅格化。但是非关系型数据库，没有对数据进行统一的标准化的格式化。

关系型数据库，统一标准的sql语句，非关系型数据库，没有统一标准的sql，各个不同的非关系型数据库，都有自己的独立的sql语句。

总体的情况是非关系型数据库，数据结构虽然没有关系型数据库那么清晰，但是性能和数据扩展性要远远高于关系型数据库。

现在企业项目数据库，一般会选择：关系型数据库为主数据库，非关系型数据库为辅助数据库，这种多数据库组合的方式。

在企业项目中，redis作为缓存数据库是最常见的。

因为：redis数据库，是一个内存数据库，它的数据是保存在内存中，但是它又有一个自动同步磁盘的机制，可以根据设定的配置项目，自动间隔一段时间把内存中的数据写入磁盘。redis数据库可以实现缓存集群。

性能测试学习redis：

是内存数据库，性能是比较好的，至少它的性能比磁盘数据库的性能要高。
也会存在性能问题。------→性能测试经历中，有见过接口响应时间规律性忽高忽低，这种情况很大概率就是redis性能问题

redis的安装与使用

redis的安装一

redis是6.x版本，这个版本要求GCC要大于5.3版本。

GCC是linux系统中，编译安装系统软件的必须的库，这个库linux中可以直接安装。centos7系统，默认直接安装的版本是4.8.5版本。来安装redis6.x版本会报错。

# centos7系统
# 安装gcc
yum install gcc* -y
# 可以使用 gcc -version 来查看gcc的版本
yum -y install centos-release-scl
# 可以使用 yum search devtoolset-* 来查看，当前系统可以安装的gcc的版本
yum -y install devtoolset-9-gcc devtoolset-9-gcc-c++ devtoolset-9-binutils
scl enable devtoolset-9 bash
echo "source /opt/rh/devtoolset-9/enable" >>/etc/profile

安装redis

wget http://download.redis.io/releases/redis-6.0.8.tar.gz
tar -xzvf redis-6.0.8.tar.gz
cd redis-6.0.8
make
在当前这个路径下，redis.conf文件，就是redis的配置文件
在src路径下会有一些可执行的文件
使用 src/redis-server 启动了redis，但是，此时redis不是守护进程

daemonize no 在redis默认情况下守护进程为no，不是守护进程

redis的安装二

安装的redis是6.x版本，gcc需要升级到5.3以上

升级gcc
解压redis包

配置项：

protected-mode yes 默认是开启包含模式，如果开启了，用代码调用redis会报错,如果设置为 no，就可以不用密码连接redis
daemonize yes 就是守护进程

使用 src/redis-cli 命令可以连接到redis的命令行模式

config get * 可以查看到所有的redis的配置信息

做性能测试，要懂得redis的安装、redis的配置，redis的使用要了解。

redis的使用

redis有5种常用数据类型，以及这些类型是基本使用。
string字符串类型 ----→ 值为string
- set 设置key和value，get获取key的值
hash类型
- hmset key filed1 value1 flied2 value2 filed3 value3……
- hget key filedname
list类型
- lpush key value1 value2 value3….. 往列表的左边插入数据
- lrange key start end 从列表的左边开始取值
set集合数据不会重复
- sadd key value1 value2
- smembers
sorted set有序集合
- zadd 添加数据
- zrangebyscore 获取数据

redis是内存数据库，性能要比磁盘数据库性能要好很多。所以一般情况下不会有性能问题。

redis本身数据类型的操作的信息是非常快的。redis自带了一个性能测试工具，这个工具模拟对redis 进行数据操作

redis-benchmark

src/redis-benchmark --help
src/redis-benchmark -n 300000 -q

redis的性能问题

主要的原因，redis数据需要设置一个有效时长，如果不设置这个key对应value就会一直存在redis数据库中，redis是一个内存数据库，随着使用时间越来越长，如果没有给key设置一个失效时长，内存总会出现不够用的情况。所以要给key设置一个有效时长。但是如果这个有效时长设置的不合理，就可能导致问题。

redis的穿透
- redis是一个缓存数据库，是用于缓存从磁盘数据库中获取到数据，减少从磁盘获取数据的次数，提高获取数据的速度。
- redis的穿透，是获取数据的时候，我们key是非法的，永远不存在的。获取key的值时，从 redis是永远拿不到值，就要去后面的磁盘数据库中获取，对磁盘数据库造成了很大的压力，设置可能导致磁盘数据库宕机。
  - 解决：在代码中，对非法的key进行处理就可以了。
redis的击穿
- 持续一段时间内，有大量的请求，集中在少量的key上面，当key失效的时候，瞬间请求到了后端磁盘数据库，导致后端磁盘数据库瞬间压力非常大。
  - 解决：限量
redis的雪崩
- redis中key是有一个失效时间，在同一个时间点里，有大面积的key失效，请求这些key的时候，都请求到了后端磁盘数据库。
  - 解决：redis设置key的失效时间随机

数据库监控

监控还是使用grafana+Prometheus+exporter监控

MySQL监控

两种：

docker方式来监控数据库

[root@vircent7 ~]# docker run -itd --name mysqld_exporter -p 9114:9104 -e
DATA_SOCRCE_NAME="root:123456@(192.168.130.130:3337)" prom/mysqld-exporter

mysqld_exporter包监控
- 数据库是直接安装在centos7系统中 /etc/my.cnf配置文件
- 在数据库的机器上，放置mysqld_exporter文件 https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.15.0- rc.0/mysqld_exporter-0.15.0-rc.0.linux-amd64.tar.gz
- 解压
- 修改数据库的配置文件/etc/my.cnf

[client]
host=ip地址
port=3306
user=
password=

启动mysqld_expoter: ./mysqld_exporter --config.my-cnf="/etc/my.cnf"

修改Prometheus.yml

- job_name: 'mysql'
static_configs:
- targets: ['mysql的ip:9104']

启动Prometheus： ./prometheus

启动grafana： systemctl restart grafana-server

登录grafana，引入的模板是 7362

redis监控

下载redis_expoter https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.15.0- rc.0/mysqld_exporter-0.15.0-rc.0.linux-amd64.tar.gz

解压，启动redis： ./redis_expoter -redis.addr redis的bind地址

修改Prometheus.yml

- job_name: 'redis'
static_configs:
- targets: ['redis的ip:9121']

重启Prometheus 登录grafana，

引入的模板 763