硬件对数据库性能优化带来的影响

• 2019 年 11 月 6 日
• 笔记

数据库性能优化不是一个简单的任务，不仅仅是SQL层面的优化，它的关键在于对innodb存储引擎的了解，当然，好的存储引擎性能离不开好的硬件系统的支撑，这里我们从cpu，内存，磁盘等方面展开讨论

当前的数据库应用类型一般分为两个大类，分别是OLTP(online Transaction Process,在线事务处理)和OLAP(Online Analytical Processing，在线分析处理)两大类，这是两种截然不同的数据库应用，OLAP多用在数据仓库中，一般需要执行复杂的SQL语句来进行查询，OLTP多用在日常的事务处理中，例如银行交易、在线商品交易、blog、网游等等。相对于OLAP，OLTP的数据量一般比较小，下面我们看看不同的硬件对于这两种应用类型的影响。

CPU层面：

Innodb存储引擎一般都应用与OLTP的数据库应用，这种应用的特点如下：

用户的操作并发量大；

事务处理的时间一般比较短；

查询的语句较为简单，一般都走索引；

可以看出，OLTP的应用本身对CPU的要求并不高，因为复杂的查询可能需要执行比较、排序、连接查询等非常消耗CPU的操作，而这些操作在OLTP的数据库应用中较少发生。因此，我们把OLAP的应用称之为CPU密集型，而OLTP的应用称之为IO密集型，建议在OLTP应用的服务器配置上，将更多的之以礼放在提高IO的配置上，换句话说，在OLTP应用中，磁盘IO交互速度的重要性大于CPU核数。当然，如果可以，还是应该尽可能的配置好的CPU，我们知道，InnoDB的存储引擎主要的后台都是通过后台的线程来进行相关操作的，Innodb1.2版本之后，purge线程已经可以支持多个，如果采用多核心的CPU，可以通过修改MySQL中的参数Innodb_read_io_threads和innodb_write_io_threads来增大IO的线程，从而提高数据库的性能。OLTP的数据库应用操作一般比较简单，但是在高并发的场景下，多个CPU或者多核心的CPU更加合适。

内存方面：

内存的大小最能直接反应数据库的性能。一旦内存不够用，将会出现肉眼可见的性能问题，我们知道innodb存储引擎既缓存数据，也缓存索引，并且将它们都缓存在一个很大的缓冲池中，也就是常说的Innodb Buffer Pool，Percona公司已经实验证明了，随着缓存池的增大，数据库的TPS会直线增加，直到缓存池的大小已经大于数据文件本身的大小，所有对数据文件的操作都可以在内存中进行，这个时候的数据库性能是最优的，再持续增加缓存池并没有显著的提高。

当然，这里需要注意一点，缓冲池的大小大于数据文件的大小时，并不意味着当前数据库已经没有磁盘操作了，所有的数据都在内存中进行交互。数据库的缓冲池只是用来存放热点数据的区域，后台的线程还负责将脏页异步的刷新到磁盘中，此外，每次事务提交的时候，还需要和磁盘交互将redo log写入redo log 文件。

磁盘方面：

当前大多数数据库都采用的是SAS或者SATA接口的硬盘，传统的机械硬盘有两个重要的指标，一个是寻道时间，一个是转速，当前，机械硬盘的寻道时间已经可以做到3ms，转速为15000转没费中，然而，传统机械硬盘最大的问题在于读写磁头，读写磁头的设计使得硬盘可以不再像磁带一样，只能顺序访问，而是可以随机访问，但是随机访问的速度很慢，要话费大量的时间来进行磁头旋转和定位。

固态硬盘解决了传统硬盘的瓶颈，固态硬盘没有传统机械硬盘的读写磁头，内部由闪存组成，它具有低延迟，低功耗的优点，可以提供一致的随机访问时间。现在企业内一般使用并联多块闪存来进一步提高数据传输的吞吐量。当然，固态硬盘也不是没有缺点，固态硬盘中的闪存数据不可以更新，只能进行擦除操作，而这个擦书比较耗时，而且有次数限制。因此，在使用固态硬盘的时候，应该好好利用它的存储性能，避免过多的写入操作。