性能调优既可以体现在单一SQL,或单一作业、脚本的调优,也可以体现在整体系统的调整。性能调优是最具综合能力的体现,通常对一个技术点了解越深入,就越容易解决单点问题;知识面越宽,就能更大范围的定位问题,也会有更多的手段进行调优。
站在DBA的角度,对于一个SQL语句的调优,通常会首先从执行计划开始分析和定位问题,常见手段包括:确定索引类型并添加合适的索引,刷新表统计信息(执行计划更准确),重写SQL(先缩小数据范围,再进行统计;关联查询时,考虑是否命中PK, Index;多表关联时,考虑join的大小顺序;使用join代替子查询;exist代替in等。),使用物化试图(预查询小数据集),调整数据库参数,例如CPU,内存,连接数等参数,调整并发度。使用audit表监控最耗时SQL,使用频率最高的SQL,使用缓存,使用表分区减少对全表的扫描。参数有参考经验值,但最终通过试验确定。
对分布式数据库来说,核心思想是分而治之,数据平分,减少shuffle, 内存为主,减少落地。所以在考虑数据分片,分桶、分区键的定义上,需要考虑如何平分数据,减少数据偏斜;考虑join多表时的大小顺序,减少磁盘swap或落地;调整参数尽量充分利用硬件资源。
在硬件层面,需要监控CPU,内存,IO,网络的变化。确定是否有硬件瓶颈,或者资源是否充分利用。CPU方面,需要考虑CPU核心数与并发作业的比例;内存通常越大越好,一般根据应用特性,CPU与内存有一定的配比关系。例如普通形的CPU内存比例为1:2, 内存型的为1:4. 例如16核:32G,或者16核:64G。 对高IO需求的部分,分配存储到SSD,内存虚拟磁盘等存储或表空间,以提高IO。 网络方面,越底层的协议效率越高;一次打包多条数据,用批量代替单条处理,减少协议头占比以减少不必要消耗;数据量大量交换时,可以考虑启动数据库的数据压缩功能以减小数据传输开销(此方案会有一定的CPU额外开销),对文件来说可以采用压缩格式进行传输。
如果对需求和模型比较熟悉,考可以调整模型例如宽表以减少join操作;使用星形模型进行支撑OLAP分析,支持即席查询;使用立方体,或类似概念(StarRocks的Aggregate table)和技术(cognos powercube, kylin, MT1内存Cube等),在各个纬度上进行预聚合;在度量值的设计上,进行提前计算(例如提前计算好YTM, YTQ, YTY, 同比, 环比等指标;需求上,还可以考虑是否可能把握核心诉求,简化问题和流程;
程序的写法上,算法的优化对效率提升最高,通常是数量级的提升。例如计算1亿以内包含7的数字,如果用算法挑选7的数字,就比简单粗暴的循环判断效率高得多;对于存储过程,应用程序或者脚本,都需要尽量避免循环。例如,存储过程避免cursor循环,应用程序避免多重循环嵌套,脚本避免循环IO读写;矩阵运算,又称矢量化运算,效率比循环计算高得多。当今AI框架的实现上,例如tensor flow,R等语言,多数已经采用矢量计算方式;循环通常又比递归效率更高;
从架构上,可以规划数据实时数据处理链路,如CDC, Flink等,减少数据处理的等待时间;ES, Solr等工具加速全文检索;架构层次划分上,合理分层,缩短数据链路,减少作业量。模型上,降低依赖度,增加并行度。基于分析或查询提供相应的数据模型,例如宽表或星形模型。ETL上,减少复杂度,增量优于全量。开发上,充分利用内存,例如Spark, Redis,数据库缓存等工具减少数据落地,提升效率。调度上,错峰使用以上资源避免堵塞,但提高并发度,增加整体资源使用的密集度,避免空闲。
当资源明显不够时,根据实际情况和资源成本,考虑横向扩展,或者垂直扩展。 例如大数据服务待机状态就已经超过40%的内存内存占用率,就更应该进行垂直扩展。
云计算平台情况下,通过云平台核心网或接入点,提高网络传输效率;利用全球统一域名接入, 本地客户从本地接入,加快访问;利用CDN内容分发,进行跨地域的内容加速。使用PaaS数据库的只读副本能力,提高读性能和跨地域数据读性能。
总的来说,调优以实际情况为导向,具体问题具体分析,手段不一而足;