数据库优化的四大方法
数据库优化的四大方法
数据库性能优化是每个数据库管理员和开发人员都需要掌握的重要技能。本文将从架构优化、硬件优化、DB优化和SQL优化四个方面，详细介绍数据库性能优化的具体方法和实施步骤。
一、前言
数据库优化可以从架构优化、硬件优化、DB优化和SQL优化四个维度入手。一般来说，越靠前的优化效果越明显，对数据库性能的提升越高。其中，SQL优化虽然最常见，但对性能的提升效果相对较小。
二、架构优化
在高并发场景下，架构层优化的效果最为显著。常见的优化手段包括分布式缓存、读写分离和水平切分等，每种方法都适用于不同的应用场景。
分布式缓存
"性能不够，缓存来凑"是一句老话。在应用与数据库之间增加一个缓存服务（如Redis或Memcache），可以大大减少对数据库的访问次数，从而提高数据库性能。不过，引入分布式缓存后需要考虑如何应对缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩的问题。
读写分离
读写分离是一种常见的数据库架构优化手段，适用于读多写少的场景。通过主从架构，主库提供写服务，从库提供读服务，主从之间通过binlog同步数据。实施读写分离时需要实现故障自动转移，并注意主从一致性问题。
水平切分
当业务数据量很大，单库容量成为性能瓶颈时，可以采用水平切分。通过将数据分散到多个数据库实例中，可以降低单库容量，提升写性能。实施水平切分时需要选择合适的分片键（sharding-key）。
架构优化小结
- 读写分离主要用于解决数据库读性能问题
- 水平切分主要用于解决数据库数据量大的问题
- 分布式缓存架构可能比读写分离更适用于高并发、大数据量场景
三、硬件优化
数据库的性能很大程度上取决于磁盘的性能。不同类型的硬盘在吞吐率和IOPS（每秒IO操作次数）上有显著差异：
- 机械硬盘：吞吐率约100MB/s ～ 200MB/s，IOPS约100 ～200
- 普通固态硬盘：吞吐率200MB/s ～ 500MB/s，IOPS约30000 ～ 50000
- PCIE固态硬盘：吞吐率900MB/s ～ 3GB/s，IOPS数十万
在资金允许的情况下，升级硬盘是提升数据库性能的有效手段。
四、DB优化
数据库实例参数的优化遵循"日志不能小、缓存足够大、连接要够用"的原则。数据库在设计中通常采用以下优化手段：
- 将事务写入日志文件（RedoLog）以优化为顺序写
- 通过Buffer缓存结构优化单次写为顺序写
五、SQL优化
SQL优化主要通过合理使用索引、改写SQL等方式提高执行效率。一些通用技巧包括：
- 合理使用索引：选择率高且频繁使用的列建立B树索引，JOIN列建立索引，复杂查询使用全文索引
- 使用UNION ALL替代UNION
- 避免SELECT * 写法
- JOIN字段建议建立索引
- 避免复杂SQL语句
- 避免WHERE 1=1写法
- 避免ORDER BY RAND()类似写法
执行计划
优化SQL需要学会查看执行计划。通过EXPLAIN SQL可以查看执行计划，根据执行计划分析可能的优化点，包括表结构变更、增加索引、SQL改写等操作。
SQL优化小结
SQL优化的步骤如下：
- 查看执行计划：
EXPLAIN SQL - 查看告警信息：
SHOW WARNINGS; - 查看表结构和索引信息
- 分析可能的优化点
- 实施优化操作
- 检查优化效果
- 如效果不明显，重复第4步