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[数据库]PHP中的数据库一、MySQL优化策略综述


前些天看到一篇文章说到PHP的瓶颈很多情况下不在PHP自身,而在于数据库。我们都知道,PHP开发中,数据的增删改查是核心。为了提升PHP的运行效率,程序员不光需要写出逻辑清晰,效率很高的代码,还要能对query语句进行优化。虽然我们对数据库的读取写入速度上却是无能为力,但在一些数据库类扩展像memcache、mongodb、redis这样的数据存储服务器的帮助下,PHP也能达到更快的存取速度,所以了解学习这些扩展也是非常必要,这一篇先说一下MySQL常见的优化策略。



几条MySQL小技巧

  • 1、SQL语句中的关键词最好用大写来书写,第一易于区分关键词和操作对象,第二,SQL语句在执行时,MySQL会将其转换为大写,手动写大写能增加查询效率(虽然很小)。
  • 2、如果我们们经对数据库中的数据行进行增删,那么会出现数据ID过大的情况,用ALTER TABLE tablename AUTO_INCREMENT=N,使自增ID从N开始计数。
  • 3、对int类型添加 ZEROFILL 属性可以对数据进行自动补0
  • 4、导入大量数据时最好先删除索引再插入数据,再加入索引,不然,mysql会花费大量时间在更新索引上。
  • 5、创建数据库书写sql语句时 ,我们可以在IDE里创建一个后缀为.sql的文件,IDE会识别sql语法,更易于书写。更重要的是,如果你的数据库丢失了,你还可以找到这个文件,在当前目录下使用/path/mysql -uusername -ppassword databasename < filename.sql来执行整个文件的sql语句(注意-u和-p后紧跟用户名密码,无空格)。

 

数据库设计方面优化
1、数据库设计符合第三范式,为了查询方便可以有一定的数据冗余。
2、选择数据类型优先级 int > date,time > enum,char>varchar > blob,选择数据类型时,可以考虑替换,如ip地址可以用ip2long()函数转换为unsign int型来进行存储。
3、对于char(n)类型,在数据完整的情况下尽量较小的的n值。
4、在建表时用partition命令对单个表分区可以大大提升查询效率,MySQL支持RANGE,LIST,HASH,KEY分区类型,其中以RANGE最为常用,分区方式为:
  CREATE TABLE tablename{
  }ENGINE innodb/myisam CHARSET utf8 //选择数据库引擎和编码
  PARTITION BY RANGE/LIST(column),//按范围和预定义列表进行分区
  PARTITION partname VALUES LESS THAN /IN(n),//命名分区并详细限定分区的范围
5、选择数据库引擎时要注意innodb 和 myisam的区别
  存储结构:MyISAM在磁盘上存储成三个文件。而InnoDB所有的表都保存在同一个数据文件中,一般为2GB
  事务支持:MyISAM不提供事务支持。InnoDB提供事务支持事务。
  表锁差异:MyISAM只支持表级锁。InnoDB支持事务和行级锁。
  全文索引:MyISAM支持 FULLTEXT类型的全文索引(不适用中文,所以要用sphinx全文索引引擎)。InnoDB不支持。
  表的具体行数:MyISAM保存有表的总行数,查询count(*)很快。InnoDB没有保存表的总行数,需要重新计算。
  外键:MyISAM不支持。InnoDB支持


 

索引方面优化
1、innodb是聚簇索引,存储索引时必须有主键,如果没有指定,引擎会自动生成一个隐藏的主键,生成一个主索引,索引内存放的是主键的物理地址,数据靠主键存放,每次使用索引时要先找到主索引,然后找到主索引下的数据。

优点通过主键查找特别快,缺点是次级索引会变慢,因为需要先通过次级索引(次级索引里是主索引的位置。)找到主索引,然后通过主索引找数据。并且如果主键无规律,插入新值时需要移动较多数据块,会影响效率,所以要尽量使用有规律递增的int型做主键。还有因为数据紧跟着主键放,所以如果数据中有数据量特别大的列(text/blob),innodb查询时会跳过很多数据块,也会导致慢。

2、myisam的索引各个索引都相同统一指向磁盘上各个行的地址,都是轻量级的指针数据。缺点是各个索引的建立不是通过主键,查询没有聚簇索引查找主键快。但其因为存储的是地址,所以在插入新值时比较方面移动改变。
3、进行多条件查询时,对多条件分别建立索引时,执行sql查询时,MySQL只会选择一个最贴近的索引来使用,所以如果需要多条件查询,要建立联合索引,即使会造成数据冗余。
联合索引的BTREE建立方法:对第一个条件建立索引,在第一个索引的BTREE区域对第二个条件建立索引,以此类推,所以,在使用索引时,不用第一个条件用第二个条件也不会用到联合索引。使用索引时要条件要有顺序,有序列的使用。
4、索引长度对查询也有很大影响,我们应该尽量建立短的索引长度,我们可以使用查询列
SELECT COUNT(DISTINCT LEFT(column)) / COUNT(*) FROM tablename  来测试对column列建立索引时选取不同的长度,索引的覆盖率有多大,我们选择一下接近饱和的n个长度来建立索引
ALTER TABLE tablename ADD INDEX (column(n));  来对某一列的前n个字符建立索引。若前n个字符相同,我们甚至可以对字符串进行反转存储,然后建立索引。
5、对于经常修改导致的索引碎片的维护方式:ALTER TABLE tablename ENGINE oldengine;即再次应用一下表存储引擎,使其自动维护;也可以用 OPTIMIZE tablename 命令来进行维护。



数据查询方面优化
数据库操作尽量少查询,有查询时尽量不在数据库层面上进行数据操作,而是返回到PHP脚本中操作数据,减轻数据库压力。
一旦发现有数据库性能问题,要及时解决,一般用慢查询日志记录查询很"慢"的语句,用EXPLAIN分析查询和索引使用情况,用PROFILE分析语句执行时的具体资源消耗。
慢查询日志:
1、在my.ini或my.cnf的[mysqld]下添加
slow_query_log_file=/path //设置日志存储路径
long_query_time=n //设置如果语句执行时间达到n秒,就会被记录下来
2、然后在MySQL里设置SET slow_query_log='ON'来开启慢查询。
3、记录下日志后,我们用/bin/目录下的mysqldumpslow filename来查看日志,其常用参数如下:
  -g pattern 使用正则表达式
  -t n返回前n条数据
  -s c/t/l/r 以记录次数/时间/查询时间/返回记录数来排序

EXPLAIN语句
使用方法,在要执行的查询语句前面加EXPLAIN
EXPLAIN SELECT * FROM user;
得到形如下图的结果:


下面是对每一项的解释:
id 查询语句的id,简单查询无意义,多重查询时可以看出执行查询的顺序
select-type 执行的查询语句的类型,对应多重查询,有simple/primary/union等。
tabel 查询语句查询的数据表
type  获得数据的类型 常见的类型效率从高到低为 null>const>eq_ref>ref>range>index>all
possible-keys:可能使用到的索引
key 使用到的索引
key_len索引长度
ref 使用哪个列与索引一起从表中选择。
rows  查找到数据要扫描的大概行数,可看出索引的优劣
extra  常见的有
using filesort 查询到数据后进行文件排序,较慢,需要优化索引
using where 读取整行数据后进行判断过滤,是否符合where条件
using index 索引覆盖,即在牵引中已经有这存储了目标数据,直接读取索引,很快。

PROFILE
用SELECT @@frofiling来查看PROFILE的开启状态。
如果未开启,用SET profiling=1来开启。
开启之后,再执行查询语句,MySQL会自动记录profile信息。
应用show profiles查看所有的sql信息,结果为 Query_ID Duration Query三列结果,分别是查询ID,用时和所用的sql语句。
我们可以使用
SHOW PFROFILE [type[,type]][FOR QUREY Query_ID][Limit rwo_count [OFFSET offset]]
type常见有ALL(全部) BLOCK IO(显示IO相关开销) CPU(CPU开销) MEMORY(内存开销)等

 


大型存储方面优化
数据库主从复制和读写分离
1、master将改变记录到二进制日志中,slave将master的二进制拷贝到它的中继日志中,重新将数据返回到它自己的数据中,达到复制主服务器数据的目的。

主从复制可以用作:数据库负载均衡、数据库备份、读写分离等功能。
2、配置主服务器master
  修改my.ini/my.conf
  [mysqld]
  log-bin=mysql-bin //启用二进制日志
  server-id=102 //服务器唯一ID
3、配置从服务器slave
  log-bin=mysql-bin //启用二进制日志
  server-id=226 //服务器唯一ID
4、在主服务器上授权从服务器
  GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* to 'slavename'@'IP' identified by 'root'
5、在从服务器上使用
  change master to
    master_host="masterip",
    master_user="masteruser",
    master_password="masterpasswd";
6、然后使用start slave命令开始进行主从复制。
不要忘记在每次修改配置后重启服务器,然后可以在主从服务器上用show master/slave status查看主/从状态。
实现数据库的读写分离要依赖MySQL的中间件,如mysql_proxy,atlas等。通过配置这些中间件来对主从服务器进行读写分离,使从服务器承担被读取的责任,从而减轻主服务器的负担。


数据库的sharding
在数据库中数据表中的数据量非常庞大的时候,无论是索引还是缓存等压力都很大,对数据库进行sharding,使之分别以多个数据库服务器或多个表存储,以减轻查询压力。
方式有垂直切分、水平切分和联合切分。
垂直切分:在数据表非常多的时候,把数据库中关系紧密(如同一模块,经常连接查询)的表切分出来分别放到不同的主从server上。
水平切分:在表不多,而表里的数据量非常大的时候,为了加快查询,可以用哈希等算法,将一个数据表分为几个,分别放到不同的服务器上,加快查询。水平切分和数据表分区的区别在于其存储介质上的不同。
联合切分:更多的情况是数据表和表中的数据量都非常大,则要进行联合切分,即同时进行垂直和水平分表,将数据库切分为一个分布式的矩阵来存储。
这些数据库的优化方式,每一种拿出来都可以写作一篇文章,可谓是博大精深,了解并记忆了这些方式,可以在有需要的时候进行有目的的选择优化,达到数据库效率的高效。

接下来的博文中,我会总结一下常用的PHP数据库类扩展memcache、redis和mongodb的基本使用场景和使用方式。

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