数据库性能与容量评估

参考：

https://www.cnblogs.com/zhangfengshi/p/11665486.html

https://www.cnblogs.com/Aiapple/p/5697912.html

https://blog.csdn.net/capsicum29/article/details/71480799

https://www.cnblogs.com/zping/p/8874301.html

数据库分库分表容量划分建议参考阿里云DRDS原则

做分库分表的时候 一直想知道分库分表容量的最优规则有什么好的建议，以下是参考阿里云 DRDS 分库分表的规则，还是有一定的参考意义 。

 

 

 

 

 

 

 

 

mysql 性能容量评估

性能容量评估

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• 分析上线业务场景
• 评估数据库服务器所需性能指标
• 预估可能成为瓶颈的服务器资源
• 帮助数据库性能调优

 

数据库服务器硬件性能指标项：

• 磁盘IO性能
• 内存容量
• CPU
• 网络吞吐量
• 磁盘容量

 

数据库业务特点关键词

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• OLTP/OLAP
• 并发请求
• 读写比例
• 数据量
• 冷热数据比
• 数据分级存储

 

OLTP与OLAP 

T=Transaction

面向广大用户，高并发，较短事务操作

互联网应用绝大部分属于OLTP

OLTP看中服务器CPU,内存，写事务较多或内存不够则依赖磁盘IO

A=Analytical

通常面向内部人员，大规模复杂查询

OLAP看中磁盘扫描的IO能力，部分依赖内存排序

 

并发请求数--衡量线上业务繁忙程度

• 业务高峰时数据库的每秒并发访问量是多少
• 通过应用服务器数量，连接池配置判断
• 通过产品估算初上线用户规模和用户增长速度判断
• 通过实际业务业务类型判断
• 并发量相关资源：cpu

 

读写比例--描述应用程度如何使用数据库

• 线上业务select只读与update/delete/insert写操作比例
• delete/update通常都是先读再写
• insert需要区分数据写入还是持续insert还是大量导入数据
• 根据业务实际场景分析

多读场景相关资源：内存

多写场景相关资源：磁盘IO

 

数据量-总量

• 数据库服务器存储设备可扩容能力的上限
• 根据估算的业务量，写入模式，分析数据增长量
• 预计一个硬件升级周期内数据库可存放数据的总量，上线时要留好余量
• 数据总量相关资源:磁盘容量

 

冷热数据比-有用数据的实时集合

• 热数据，线上最新一定周期内将被反复访问的数据
• 冷数据，线上保存着的，最近不会被在线用户用到的数据
• 估算活跃用户量，数据增长量等预估热数据量
• 内存大小尽可足够存放线上实时热数据
• 热数据相关资源：内存

 

线上数据分层存储--缓解线上磁盘空间压力

 

服务器资源选型--将可选方案列出来

 

性能--成本的平衡；

 

数据库业务特点关键词

• OLTP/OLAP
• 并发请求
• 读写比例
• 数据量
• 冷热数据比
• 数据分级存储

 

案例

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案例一，网易云音乐曲库数据库服务器评估

• 用于存放线上数千万歌曲信息
• 确定属于OLTP线上类型数据库
• 并发请求
• • 50台应用服务器，每台最大连接数100
  • 可能峰值5000qps，并发请求量较大
  • 所以：CPU需求高
• 读写比例
• • 访问模式以用户列出歌单和播放歌曲时查询歌曲信息为主，用户只有只读查询
  • 写数据发生在录入新歌或修改歌曲信息时后台操作，写比例小，且为批量导入
  • 读写比例：100:1
• 数据总量
• • 估算每首歌信息8K，总计5000万，总量400G
  • 数据总量增长相对较慢
• 冷热数据比
• • 5000万歌曲中大约40%可能被访问，10%属于热点歌曲
  • 热数据大约<40G
• 数据分级存储需求
• • 由于没有用户产生的数据，歌曲信息无法分级存储

 

分析完得出以下结论：

• 并发请求高-----------------------CPU性能要求高
• 读占大部分，且热数据大约40G---内存需求一般>40G
• 数据总量400G--------------------磁盘空间需求一般>400G
• 写比例较少，且是后台批量--------磁盘IO能力需求一般
• 网络流量要求：8K*2500（每秒2500首放回给用户）/1024≈20MB/S，一般

 

一般使用估算容量*2；

 

     

 

分析上线业务场景

 

数据库业务特点关键词

• OLTP/OLAP
• 并发请求
• 读写比例
• 数据量
• 冷热数据比
• 数据分级存储

 

案例二，网易理财销售数据库服务器评估

分析上线业务场景：

• 用于存放理财用户线上订单
• 确定属于OLTP线上类型数据库
• 业务场景有明显特征
• • 特定高息产品秒杀销售时间窗有大量并发订单写入
  • 平时只有少量订单查询请求，和较低的常规产品购买请求
• 评估应以满足最关键的业务高峰为基准

 

数据库业务特点：

• 确定属于OLTP线上类型数据库
• 并发请求量
• • 秒杀期间持续时间短，但是并发量预估30台应用服务器约2000tps(实际估算，比如限售3亿，平均每笔订单1万，则会有3万笔订单，根据实际情况，3万笔订单将在十几秒卖光，所以，每秒应该有2000笔订单完成)
  • 所以CPU要求较高
  • 所以网络要求较高
• 读写比例
• • 高峰时写订单是主要开销操作
  • 所以磁盘IO要求很高
• 数据总量
• • 根据业务分析，订单属于写入瞬时量大，总量较小，单笔金额较高
  • 总量预估一年成交百万单位级别，增长量较稳定
  • 判断数据存储需求小于200G
  • 所以磁盘空间需求一般，>200G
• 冷热数据
• • 峰值写入为主，内存要求存放热点期间产生的脏数据即可
  • 总共有3万笔订单数据产生，算一算脏数据<10G
• 数据分级存储需求
• • 用户订单业务约定页面展示最近半年订单，半年前的需要到历史查询页面专门查询
  • 因此可以做分级存储，迁移所有半年前订单至历史库

 

 总结

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•  硬件性能指标：
• • 磁盘IO性能
  • • 单盘->盘阵
    • SAS-SATA,
    • 机械盘->ssd
  • 内存 较小->较大，
  • cup
  • • 普通->多核，
    • 超线程，
  • 磁盘容量
  • • 单盘->盘阵，
    • 单盘->LVM，
  • 网络吞吐量
  • • 千兆->万兆，
    • 单网卡->多路；
•  数据库业务特点：
• • OLTP/OLAPM,
  • 并发请求------cpu，
  • 读写比例
  • • 读---内存
    • 写磁盘IO，
  • 数据量--磁盘容量，
  • 冷热数据比 
  • • 热数据多--内存，
  • 数据分级存储--缓解线上磁盘空间压力
• 性能与成本的平衡

 

 

正确评估SQL数据库性能，你必须知道的原理和方法

基本概念

性能问题

什么是性能问题？当系统出现性能问题，那么反过来问为什么说出现了性能问题，或者说到底怎么样算性能问题呢？

• CPU100%,CPU占有率过高？CPU就算是100%,但是客户端反馈超快，算不算性能问题呢？
• 剩余内存过低？操作系统剩余内存过低有可能是SQL吃完了，所以不一定。那如何知道SQL使用的内存情况呢？
• 查询慢？查询慢，是否就是性能问题？如果一段存储过程写了500行，里面关联几十个表，有复杂的逻辑运算，执行一次超过3000ms,这是慢还是快呢？所以所谓的查询慢，也要有评估机制。
• 查询链接超时?查询超时，链接超时就更复杂了，有n多因素影响。
• …………

还有很多情况，客户都说性能问题。所以到底什么算性能问题呢？我个人认为是：

分为2种情况，第一是新系统运行与经验系统相差巨大，性能测试和压力测试不符合预期。第二种是正常运行系统发生与通常情况反映不一致状态，导致业务运行困难。

通常性能下降是我们说的性能问题，但是：

还有性能突然提升，比如平常打开页面3秒钟，突然什么都没有做变成了0.5秒。算不算性能问题呢？我认为也算性能问题，世界上绝对没有无缘无故的爱，也没有无缘无故的恨。所以突然的提升一定隐藏着更为重要的问题！

那么既然有了概念，有哪些关键指标来评估数据性能问题呢？有了指标，我们就需要收集指标，所以有昨天的文章。

衡量性能问题的关键指标

响应时间（Response Time）

响应时间一般指的是一条SQL 语句执行后得出结果耗费的时间。
而一般用户使用来说，比如BS结构，响应时间大家一般会认为是访问页面到页面呈现结束，这样的感官时间。这个时间就需要考虑更多的因素。比如网络、浏览器等等。曾经我碰到的CASE 页面打开速度超慢，但是数据库正常，后来分析发现是页面中潜入的一个很小的GIF影响了。所以要系统来分析。
而执行SQL语句获得的响应时间是最为纯粹的反馈，也是能够得到准备信息的步骤。
在系统跟踪的话，可以用SQL profile 来跟踪响应的内容，分析语句的反馈时间，之后再来详细讲解。

吞吐量（Thougput）

吞吐量是反映系统到底有多繁忙的指标，了解此指标可以更为清晰的知晓系统的使用状况。
性能监视器中可以用SQL Batch Request/Sec，SQL Transactions /Sec等指标来获取。

基线 （BaseLine）

BaseLine一直是我强调的指标。
基线是反映系统日常状况的指标，如果知晓了系统的各种基线值。那么就清楚了底在哪里，天在哪里。这样才能更容易去判断和解决问题。 而基线值是靠长期经验和数据获取的。

瓶颈（bottleneck）

系统一旦产生了瓶颈，我们就要去判断瓶颈，而瓶颈一般来说多会有关联性。比如内存不足可能导致IO过高，IO过高也可能导致CPU等待。
所以准确的知道瓶颈在哪里，这是需要去判断的。使用性能监视器和分析功能可以快捷的帮助大家分析瓶颈。

调优本质

调优的本质来讲，一般的调优都指的是性能出现过高，需要系统稳定的情况。所以本质来讲是干以下事情：

降低工作负载

• 减少查询请求的数量：去除不必要的数据库访问
• 降低查询请求的复杂度：优化查询逻辑的设计
• 减少查询请求之间的依赖关系：优化事务的设计和并发性控制

优化系统资源的配置

• 找出系统资源瓶颈，增加相应的资源
• 优化系统资源的分配

性能优化的方法学

如下图，性能优化涉及的层面有：

• 构架设计
• 查询优化
• 索引优化
• 并发控制
• 存储优化
• 服务器优化
  相关优化的成效和收益还要顺序，可见下图：

优化的平衡

• 优化是一个持续的过程，永无止境，解决了当前“最大”的瓶颈后，下一个“最大”的瓶颈又会出现
  要知道何时停止优化
• 优化的内容应该是基于业务需求的优化
• 关注二投资回报率(ROI) ，工程师的时间也是投入，因此要懂得投资回报，需要懂得停止优化！
• 改变选项是最有意义的优化策略，有的优化是业务决定，那么无法改变的时候是否可以改变业务逻辑。
• 实际上，足够好的性能就足够了。很多时候足够即可，而不是去寻找极限！

调优思路

调优思路来说，从理论上，在数据库构架时候就应该介入。但是通常我们遇到的情况都是半路出来。发生问题才找到DBA。所以遵循的思路可以是如下：

理解瓶颈，知道发生了什么，然后做优化配置，调整执行慢的语句。
然后再反复，反复。

总结

调优是个系统工程，要有敏锐的触觉，有可能一条参数改变整个系统感受。所以深入理解原理和方法，才能得心应手。 具体的方法，工具等敬请期待新的Blog。

MySQL准入规范及容量评估

一、数据库设计

1、表结构设计

 -表中的自增列（auto_increment属性）推荐使用bigint类型
  -首选使用非空的唯一键， 其次选择自增列或发号器
    不使用更新频繁的列，尽量不选择字符串列，不使用UUID MD5 HASH
  -业务中选择性很少的状态status、类型type等字段推荐使用tinytint或者smallint类型
  -业务中IP地址字段推荐使用int类型
  -业务活跃的大表中必须有行数据的创建时间字段create_time和最后更新时间字段update_time
  -表中所有字段必须都是NOT NULL属性，业务可以根据需要定义DEFAULT值
  -用decimal存储精确浮点数(不要用浮点类型)
  -不推荐使用enum，set，blob，text等类型，对于大表必须将text、blob等类型字段拆分或者独立建表 

2、索引设计

 -避免冗余索引 ：避免将同一个字段都建立索引，索引的建立需要根据访问的SQL语句来评估
  -一次查询，一个表只能用到一个索引，不要对每个查询条件的字段都单独建立索引
  -单张表索引数量不超过7，单个索引字段数不超过5  
  -不在null列上加索引
  -不在低基数列上建立索引，例如“性别” 
  -复合索引字段排序，区分度最大的字段放在前面
  -核心SQL优先考虑覆盖索引
  -对字符串使用前缀索引
  -前缀长度不超过8个字符 ，必须是最左前缀 

3、字符集及校验集

 -数据库和表的字符集必须一致，且所有表的字符集必须一致，只能是utf8；数据库中所有表采用统一的校验集
  -主、从数据库的字符集必须一致
  -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 

4、其他要求

 -不推荐使用外键，临时表，视图，自定义函数，存储过程以及触发器
  -SSD硬盘上，单表数据行数不能超过5000万或者存储空间不得大于30GB
  -SAS硬盘上，单表数据行数不能超过2000万或者存储空间不得大于15GB
  -上线前DBA必须根据1年内的业务访问量和数据增长量，给出库、表的扩展方案 

二、SQL编写

1、select

 -SELECT语句必须指定具体字段名称，禁止写成“select *”
  -SELECT语句禁止使用UNION，推荐使用UNION ALL，并且UNION子句个数限制在5个以内 

2、DML

 -INSERT语句必须指定具体的字段名称，不要写成INSERT VALUES(……)形式 
  -SQL语句在程序中传入的参数值类型必须与字段在数据库中的类型相同 

3、多表联合查询

 -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.cid  from iknow_qb. tblreply a where …”
  -生产系统中，单个查询中不推荐将3张表以上（包括3张表）做连接
  -生产系统中，强烈不推荐使用外关联，包括左外关联，右外关联和全外关联
  -在多表连接的查询中，驱动表须要选择结果集较小的表
  -禁止写成多层子查询嵌套的SQL语句，推荐改写成表顺序连接的格式
  -尽量不要在INSERT|UPDATE|DELETE|REPLACE语句中进行多表连接操作 

4、事务

 -事务中INSERT|UPDATE|DELETE|REPLACE语句操作的行数控制在2000，以及WHERE子句中IN列表的传参个数控制在2000
  -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，具体值由DBA给出，并且程序必须有中断处理能力
  -对于有auto_increment属性字段的表的插入操作，并发需要控制在200/s以内
  -SQL级别/事务级别/主从数据库中的表存储引擎类型要一致，存储引擎混合使用会导致主从数据不一致或主从同步中断
  -对于同步延迟不敏感的只读查询，必须放到从库上执行；对于同步延迟敏感的只读查询，可以放到主库上执行
  -前端程序中尽量不要使用set语句，包括set names、set sql_mode和set isolation_level等 

5、表扫描方式：

 -SELECT|UPDATE|DELETE|REPLACE要有WHERE子句，且WHERE子句的条件必需使用索引查找
  -生产数据库中强烈不推荐大表上发生全表扫描，但对于5000行以下的静态表可以全表扫描
  -业务中大表全表扫描和全表导出（dump）推荐放在备份库或者线下读库中进行
  -WHERE 子句中禁止只使用全模糊的LIKE条件进行查找(如like '%aj%')，必须有其他查询条件
  -WHERE子句中的索引列或组合索引前导列上不能使用函数 

6、排序和分组

 -有distinct、order by和group by子句的查询，中间结果集限制10000行以内
  -对于大结果集（中间结果集超过10000行）的排序、分组放到程序端实现 

7、其他要求

 -单个SQL语句的大小限制在5MB以内
  -生产数据库中SQL语句的中间结果集和最终结果集必须限制在5MB以内
  -生产数据库中SQL语句禁止使用提示，如force index，ignore index，straight_join，sql_no_cache等
  -禁止使用全文检索功能
  -禁止使用事件（EVENT）功能
  -程序中不要使用或操作mysql库和test库，禁止创建test或以test开头的库
  -禁止在mysql中使用用户自定义变量
  -线上数据库中不要进行业务的实时统计或者汇总等计算操作，可导出后利用其它工具或者在线下备份库中完成
  -减少与数据库的交互次数 
        INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 
        REPLACE  INTO、INSERT IGNORE 、INSERT INTO VALUES(),(),()
        UPDATE … WHERE ID IN(A,B,C,…)
  -不使用负向查询，例如 not in，!= ，not like
  -不在索引列进行数学运算和函数运算 
  -不使用%前导的查询，例如like “%abc”
  -避免大表数据类型间的隐式转换(这个经常出性能问题)会导致索引失效，例如数字转字符串 

三、MySQL相关特点介绍

1、MySQL对SQL的处理特点

 -SQL请求处理只能使用一个核
  -没有SQL编译缓存,SQL存储过程都是硬解析
  -索引上不支持运算对比
  -大多情况下一个Query只能使用一个索引
  -不支持Hash jion(MariaDB目前支持)
  -基于线程的对外服务模型(连接数太高,性能下降严重)
  -子查询支持较差，外层查询一般走不了索引 

2、MySQL支持的存储大小

 -单个表空间64T, 每个表只有一个表空间,也就是每个单表最大64T
  -Innodb Logfile 加起来不能超过512G
  -每行大小限制65535 byte 
  -每个表最多1027个字段
  -每个表最多64个普通索引 

3、MySQL生产参考指标

 -单实例最好不要超过1T, 周边LOG除外,最大不建议超过5T
  -一般的OLTP单表建议最大不要超过10G 
  -通常在有buffer命中的情况下:
        Select 可以达到3-6W/S
        Insert 在聚集索引连续的情况可以到2w-3W/S
        在聚集索引不连续的情况下有可能也就是200-300/S
        UPDATE数据在内存的情况下可以达到3K/S
        DELETE数据在内存的情况下可以达到1k/s,有可能更少
  -数据库的瓶颈： IO能力 ,想办法用顺序IO,减少随机IO 

四、建表审核

五、容量评估

1、容量评估概述
        所有的数据库上线：新建集群、新建数据库、新建表，都需要提前进行容量评估，防止后续因容量问题而又对已上线的业务进行调整、扩容、迁移等操作，从而对线上业务造成影响。容量包括：访问量(读写)、数据及增长量、磁盘空间容量. 

2、表容量
        表容量主要从表的记录数、平均长度、增长量、读写量、总大小量进行评估。一般对于OLTP的表，建议单表不要超过2000W行数据量，总大小15G以内。访问量：单表读写量在1600/s以内。
        对于单表数据量上百万的表，每行记录长度不要过长，不要和text、blob等字段类型放在同一个表中。(MySQL数据页大小为16K，每行记录越长，每个数据页存储的记录数就越少，因此在对数据进行检索时，会产生更多的IO) 

3、实例容量
        MySQL是基于线程的服务模型，因此在一些并发较高的场景下，单实例并不能充分利用服务器的CPU资源，吞吐量反而会卡在mysql层，特别是对于mysql5.5版本。在mysql 5.6版本中 做了很大优化，而且percona 版本有thread pool ，可以充分应对高并发场景下CPU上下文切换消耗过高的问题。
        单实例QPS吞吐量一般控制在20000/s以内，写入量还需考虑从库延迟问题，对于mysql5.6版本可以考虑进行分库后再分表，充分利用5.6版本基于库级别的多线程复制，从而提高写入的吞吐量。 

4、磁盘空间
        服务器一般会承载多个数据库实例，因此在各个实例上线前，需要对各个实例进行 数据量的评估，以及1-2年内 主要的几个大表的增长量情况，对数据量的评估，尽量精确到每个字段。对于增长量不是特别快的业务(半年就翻倍的情况)，建议1-2年的数据量，最终占磁盘使用率的70%以内。同时，对于一些数据增长较快，可以考虑使用大的慢盘进行数据归档。