分析MYSQL在LINUX上優化三大要點

大多數中小站都是在Linux+Apache+Mysql+PHP環境上運行，而Mysql往往是這些網站的瓶頸，現在我們來講講MYSQL在LINUX上優化三大要點。

現在MySQL運行的大部分環境都是在Linux上的，如何在Linux操作系統上根據MySQL進行優化，我們這裡給出一些通用簡單的策略。這些方法都有助於改進MySQL的性能。

閒話少說，進入正題。

 

 

一、CPU

首先從CPU說起。

你仔細檢查的話，有些服務器上會有的一個有趣的現象：你cat /proc/cpuinfo時，會發現CPU的頻率竟然跟它標稱的頻率不一樣：

#cat /proc/cpuinfo

processor : 5

model name : Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 0 @2.00GHz

...

cpu MHz : 1200.000

這個是Intel E5-2620的CPU，他是2.00G * 24的CPU，但是，我們發現第5顆CPU的頻率為1.2G。

這是什麼原因呢?

這些其實都源於CPU最新的技術：節能模式。操作系統和CPU硬件配合，系統不繁忙的時候，為了節約電能和降低溫度，它會將CPU降頻。這對環保人士和抵制地球變暖來說是一個福音，但是對MySQL來說，可能是一個災難。

為了保證MySQL能夠充分利用CPU的資源，建議設置CPU為最大性能模式。這個設置可以在BIOS和操作系統中設置，當然，在BIOS中設置該選項更好，更徹底。由於各種BIOS類型的區別，設置為CPU為最大性能模式千差萬別，我們這裡就不具體展示怎麼設置了。

二、內存

然後我們看看內存方面，我們有哪些可以優化的。

i) 我們先看看numa

非一致存儲訪問結構 (NUMA ： Non-Uniform Memory Access) 也是最新的內存管理技術。它和對稱多處理器結構 (SMP ： Symmetric Multi-Processor) 是對應的。簡單的隊別如下：

 

 

如圖所示，詳細的NUMA信息我們這裡不介紹了。但是我們可以直觀的看到：SMP訪問內存的都是代價都是一樣的;但是在NUMA架構下，本地內存的訪問和非 本地內存的訪問代價是不一樣的。對應的根據這個特性，操作系統上，我們可以設置進程的內存分配方式。目前支持的方式包括：

--interleave=nodes

--membind=nodes

--cpunodebind=nodes

--physcpubind=cpus

--localalloc

--preferred=node

簡而言之，就是說，你可以指定內存在本地分配，在某幾個CPU節點分配或者輪詢分配。除非 是設置為--interleave=nodes輪詢分配方式，即內存可以在任意NUMA節點上分配這種方式以外。其他的方式就算其他NUMA節點上還有內 存剩余，Linux也不會把剩余的內存分配給這個進程，而是采用SWAP的方式來獲得內存。有經驗的系統管理員或者DBA都知道SWAP導致的數據庫性能 下降有多麼坑爹。

所以最簡單的方法，還是關閉掉這個特性。

關閉特性的方法，分別有：可以從BIOS，操作系統，啟動進程時臨時關閉這個特性。

a) 由於各種BIOS類型的區別，如何關閉NUMA千差萬別，我們這裡就不具體展示怎麼設置了。

b) 在操作系統中關閉，可以直接在/etc/grub.conf的kernel行最後添加numa=off，如下所示：

kernel /vmlinuz-2.6.32-220.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/VolGroup-root rd_NO_LUKS LANG=en_US.UTF-8 rd_LVM_LV=VolGroup/root rd_NO_MD quiet SYSFONT=latarcyrheb-sun16 rhgb crashkernel=auto rd_LVM_LV=VolGroup/swap rhgb crashkernel=auto quiet KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM numa=off

另外可以設置 vm.zone_reclaim_mode=0盡量回收內存。

c) 啟動MySQL的時候，關閉NUMA特性：

numactl --interleave=all mysqld &

當然，最好的方式是在BIOS中關閉。

ii) 我們再看看vm.swappiness。

vm.swappiness是操作系統控制物理內存交換出去的策略。它允許的值是一個百分比的值，最小為0，最大運行100，該值默認為60。vm.swappiness設置為0表示盡量少swap，100表示盡量將inactive的內存頁交換出去。

具體的說：當內存基本用滿的時候，系統會根據這個參數來判斷是把內存中很少用到的inactive 內存交換出去，還是釋放數據的cache。cache中緩存著從磁盤讀出來的數據，根據程序的局部性原理，這些數據有可能在接下來又要被讀 取;inactive 內存顧名思義，就是那些被應用程序映射著，但是“長時間”不用的內存。

我們可以利用vmstat看到inactive的內存的數量：

#vmstat -an 1

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----

r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st

1 0 0 27522384 326928 1704644 0 0 0 153 11 10 0 0 100 0 0

0 0 0 27523300 326936 1704164 0 0 0 74 784 590 0 0 100 0 0

0 0 0 27523656 326936 1704692 0 0 8 8 439 1686 0 0 100 0 0

0 0 0 27524300 326916 1703412 0 0 4 52 198 262 0 0 100 0 0

通過/proc/meminfo 你可以看到更詳細的信息：

#cat /proc/meminfo | grep -i inact

Inactive: 326972 kB

Inactive(anon): 248 kB

Inactive(file): 326724 kB

這裡我們對不活躍inactive內存進一步深入討論。 Linux中，內存可能處於三種狀態：free，active和inactive。眾所周知，Linux Kernel在內部維護了很多LRU列表用來管理內存，比如LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON, LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE, LRU_UNEVICTABLE。其中LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON用來管理匿名頁，LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE用來管理page caches頁緩存。系統內核會根據內存頁的訪問情況，不定時的將活躍active內存被移到inactive列表中，這些inactive的內存可以被 交換到swap中去。

一般來說，MySQL，特別是InnoDB管理內存緩存，它占用的內存比較多，不經常訪問的內存也會不少，這些內存如果被Linux錯誤的交換出去了，將 浪費很多CPU和IO資源。 InnoDB自己管理緩存，cache的文件數據來說占用了內存，對InnoDB幾乎沒有任何好處。

所以，我們在MySQL的服務器上最好設置vm.swappiness=0。

我們可以通過在sysctl.conf中添加一行：

echo "vm.swappiness = 0" >>/etc/sysctl.conf

並使用sysctl -p來使得該參數生效。

三、文件系統

最後，我們看一下文件系統的優化

i) 我們建議在文件系統的mount參數上加上noatime，nobarrier兩個選項。

用noatime mount的話，文件系統在程序訪問對應的文件或者文件夾時，不會更新對應的access time。一般來說，Linux會給文件記錄了三個時間，change time, modify time和access time。

我們可以通過stat來查看文件的三個時間：

stat libnids-1.16.tar.gz

File: `libnids-1.16.tar.gz'

Size: 72309 Blocks: 152 IO Block: 4096 regular file

Device: 302h/770d Inode: 4113144 Links: 1

Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)

Access : 2008-05-27 15:13:03.000000000 +0800

Modify: 2004-03-10 12:25:09.000000000 +0800

Change: 2008-05-27 14:18:18.000000000 +0800

其中access time指文件最後一次被讀取的時間，modify time指的是文件的文本內容最後發生變化的時間，change time指的是文件的inode最後發生變化(比如位置、用戶屬性、組屬性等)的時間。一般來說，文件都是讀多寫少，而且我們也很少關心某一個文件最近什 麼時間被訪問了。

所以，我們建議采用noatime選項，這樣文件系統不記錄access time，避免浪費資源。

現在的很多文件系統會在數據提交時強制底層設備刷新cache，避免數據丟失，稱之為write barriers。但是，其實我們數據庫服務器底層存儲設備要麼采用RAID卡，RAID卡本身的電池可以掉電保護;要麼采用Flash卡，它也有自我保 護機制，保證數據不會丟失。所以我們可以安全的使用nobarrier掛載文件系統。設置方法如下：

對於ext3, ext4和 reiserfs文件系統可以在mount時指定barrier=0;對於xfs可以指定nobarrier選項。

ii) 文件系統上還有一個提高IO的優化萬能鑰匙，那就是deadline。

在 Flash技術之前，我們都是使用機械磁盤存儲數據的，機械磁盤的尋道時間是影響它速度的最重要因素，直接導致它的每秒可做的IO(IOPS)非常有限， 為了盡量排序和合並多個請求，以達到一次尋道能夠滿足多次IO請求的目的，Linux文件系統設計了多種IO調度策略，已適用各種場景和存儲設備。

Linux的IO調度策略包括：Deadline scheduler，Anticipatory scheduler，Completely Fair Queuing(CFQ)，NOOP。每種調度策略的詳細調度方式我們這裡不詳細描述，這裡我們主要介紹CFQ和Deadline，CFQ是Linux內 核2.6.18之後的默認調度策略，它聲稱對每一個 IO 請求都是公平的，這種調度策略對大部分應用都是適用的。但是如果數據庫有兩個請求，一個請求3次IO，一個請求10000次IO，由於絕對公平，3次IO 的這個請求都需要跟其他10000個IO請求競爭，可能要等待上千個IO完成才能返回，導致它的響應時間非常慢。並且如果在處理的過程中，又有很多IO請 求陸續發送過來，部分IO請求甚至可能一直無法得到調度被“餓死”。而deadline兼顧到一個請求不會在隊列中等待太久導致餓死，對數據庫這種應用來 說更加適用。

實時設置，我們可以通過

echo deadline >/sys/block/sda/queue/scheduler

來將sda的調度策略設置為deadline。

我們也可以直接在/etc/grub.conf的kernel行最後添加elevator=deadline來永久生效。

總結

CPU方面：

關閉電源保護模式

內存：

vm.swappiness = 0

關閉numa

文件系統：

用noatime，nobarrier掛載系統

IO調度策略修改為deadline。