【mysql】關於硬體方面的一些最佳化

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一、CPU最大效能模式cpu利用特點

• 5.1 最高可用4個核

• 5.5 最高可用24核

• 5.6 最高可用64核心

• 一次query對應一個邏輯CPU

你仔細檢查的話，有些伺服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 : 5model 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

原因：其實都源於CPU最新的技術：節能模式。作業系統和CPU硬體配合，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，建議設定CPU為最大效能模式，這個設定可以在BIOS和作業系統中設定

二、關閉numa

非一致儲存訪問結構 (NUMA ： Non-Uniform Memory Access) 也是最新的記憶體管理技術。它和對稱式多處理器結構 (SMP ： Symmetric Multi-Processor) 是對應的。簡單的隊別

但是我們可以直觀的看到：SMP訪問記憶體的都是代價都是一樣的；但是在NUMA架構下，本地記憶體的訪問和非本地記憶體的訪問代價是不一樣的。對應的根據這個特性，作業系統上，我們可以設定進程的記憶體配置方式。目前支援的方式包括：

--interleave=nodes --membind=nodes --cpunodebind=nodes --physcpubind=cpus --localalloc --preferred=node

簡而言之，就是說，你可以指定記憶體在本地分配，在某幾個CPU節點分配或者輪詢分配。除非是設定為--interleave=nodes輪詢分配方式，即記憶體可以在任意NUMA節點上分配這種方式以外。

其他的方式就算其他NUMA節點上還有記憶體剩餘，Linux也不會把剩餘的記憶體配置給這個進程，而是採用SWAP的方式來獲得記憶體。有經驗的系統管理員或者DBA都知道SWAP導致的資料庫效能下降 ，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設定關閉

• 啟動MySQL的時候，關閉NUMA特性 numactl --interleave=all  mysqld &

• OS核心，啟動時設定numa=off

• 在作業系統中關閉，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

設定vm.zone_reclaim_mode=0盡量回收記憶體

三、關閉vm.swappiness

vm.swappiness是作業系統控制實體記憶體交換出去的策略。它允許的值是一個百分比的值，最小為0，最大運行100，該值預設為60

vm.swappiness設定為0表示盡量少swap，100表示盡量將inactive的記憶體頁交換出去。 

當記憶體基本用滿的時候，系統會根據這個參數來判斷是把記憶體中很少用到的inactive 記憶體交換出去，還是釋放資料的cache。cache中緩衝著從磁碟讀出來的資料，根據程式的局部性原理，這些資料有可能在接下來又要被讀取；inactive 記憶體顧名思義，就是那些被應用程式對應著，但是“長時間”不用的記憶體。 

我們可以查看inactive的記憶體的數量：

[[email protected] ~]# 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 0  0  61432 1533944 1553788 3190400    0    0     9   216    0    0  5  2 88  4  0 0  0  61432 1533564 1553900 3190568    0    0     0   120  616  349  2  1 97  1  0 1  0  61432 1533068 1553844 3191096    0    0     0  5748 1604  455  1  1 95  3  0 2  1  61432 1531952 1553812 3191984    0    0   172   700 1033  416  2  1 74 23  0[[email protected] ~]# cat /proc/meminfo | grep -i inact Inactive:        1557236 kBInactive(anon):   279888 kBInactive(file):  1277348 kB

Linux中，記憶體可能處於三種狀態：free，active和inactive

Linux Kernel在內部維護了很多LRU列表用來管理記憶體，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頁緩衝。系統核心會根據記憶體頁的訪問情況，不定時的將活躍active記憶體被移到inactive列表中，這些inactive的記憶體可以被交換到swap中去。 

MySQL，特別是InnoDB管理記憶體緩衝，它佔用的記憶體比較多，不經常訪問的記憶體也會不少，這些記憶體如果被Linux錯誤的交換出去了，將浪費很多CPU和IO資源。 InnoDB自己管理緩衝，cache的檔案資料來說佔用了記憶體，對InnoDB幾乎沒有任何好處。 

所以，我們在MySQL的伺服器上最好設定vm.swappiness=0。

我們可以通過在sysctl.conf中添加一行： 

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

四、檔案系統建議在檔案系統的mount參數上加上noatime，nobarrier兩個選項

用noatime mount的話，檔案系統在程式訪問對應的檔案或者檔案夾時，不會更新對應的access time。一般來說，Linux會給檔案記錄了三個時間，change time, modify time和access time。 
我們可以通過stat來查看檔案的三個時間： 

[[email protected] ~]# stat mysql-test.sh   File: `mysql-test.sh‘  Size: 970             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular fileDevice: ca01h/51713d    Inode: 33883111    Links: 1Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)Access: 2015-12-16 19:55:58.962535495 +0800Modify: 2015-12-11 09:15:38.410196493 +0800Change: 2015-12-11 09:15:38.493196460 +0800

• access time指檔案最後一次被讀取的時間

• modify time指的是檔案的常值內容最後發生變化的時間

• change time指的是檔案的inode最後發生變化(比如位置、使用者屬性、組屬性等)的時間

一般來說，檔案都是讀多寫少，而且我們也很少關心某一個檔案最近什麼時間被訪問了。所以，我們建議採用noatime選項，這樣檔案系統不記錄access time，避免浪費資源

現在的很多檔案系統會在資料提交時強制底層裝置重新整理cache，避免資料丟失，稱之為write barriers。但是，其實我們資料庫伺服器底層存放裝置要麼採用RAID卡，RAID卡本身的電池可以掉電保護；要麼採用Flash卡，它也有自我保護機制，保證資料不會丟失。所以我們可以安全的使用nobarrier掛載檔案系統。設定方法如下： 對於ext3, ext4和 reiserfs檔案系統可以在mount時指定barrier=0；對於xfs可以指定nobarrier選項

檔案系統上還有一個提高IO的最佳化萬能鑰匙，那就是deadline

在Flash技術之前，我們都是使用機械磁碟儲存資料的，機械磁碟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，為了盡量排序和合并多個請求，以達到一次尋道能夠滿足多次IO請求的目的，Linux檔案系統設計了多種IO調度策略，已適用各種情境和存放裝置。 

Linux的IO調度策略包括：Deadline scheduler，Anticipatory scheduler，Completely Fair Queuing(CFQ)，NOOP

CFQ是Linux核心2.6.18之後的預設調度策略，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。但是如果資料庫有兩個請求，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，導致它的回應時間非常慢。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，對資料庫這種應用來說更加適用

CFQ與Deadline，NOOP效能差異很小，但是一旦有大的連續IO，CFQ可能會造成小IO的響應延時增加，所以資料庫環境建議修改為deadline演算法，表現更穩定。我們的環境統一使用deadline演算法。

IO調度演算法都是基於磁碟設計，所以減少磁頭移動是最重要的考慮因素之一，但是使用Flash存放裝置之後，不再需要考慮磁頭移動的問題，可以使用NOOP演算法。NOOP的含義就是NonOperation，意味著不會做任何的IO最佳化，完全按照請求來FIFO的方式來處理IO。

減少預讀：/sys/block/sdb/queue/read_ahead_kb，預設128，調整為16

增大隊列：/sys/block/sdb/queue/nr_requests，預設128，調整為512

即時設定，我們可以通過

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

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

五、RAID最佳化

關閉讀cache：RAID卡上的cache容量有限，我們選擇direct方式讀取資料，從而忽略讀cache。

關閉預讀：RAID卡的預讀功能對於隨機IO幾乎沒有任何提升，所以將預讀功能關閉。

關閉磁碟cache：一般情況下，如果使用RAID，系統會預設關閉磁碟的cache，也可以用命令強制關閉。

以上設定都可以通過RAID卡的命令列來完成

開啟BBWC

RAID卡都有寫cache(Battery Backed Write Cache)，寫cache對IO效能的提升非常明顯，因為掉電會遺失資料，所以必須由電池提供支援。電池會定期充放電，一般為90天左右，當發現電量低於某個閥值時，會將寫cache策略從writeback置為writethrough，相當於寫cache會失效，這時如果系統有大量的IO操作，可能會明顯感覺到IO響應速度變慢。目前，新的RAID卡內建了flash儲存，掉電後會將寫cache的資料寫入flash中，這樣就可以保證資料永不丟失，但依然需要電池的支援。

解決方案有兩種：1.人工觸發充放電，可以選擇在業務低穀時做，降低對應用的影響；2.設定寫cache策略為force write back，即使電池失效，也保持寫cache策略為writeback，這樣存在掉電後遺失資料的風險。

六、 Flashcache

建立flashcache：flashcache_create -b 4k cachedev /dev/sdc /dev/sdb

指定flashcache的block大小與Percona的page大小相同。

Flashcache參數設定：

flashcache.fast_remove = 1：開啟fast remove特性，關閉機器時，無需將cache中的髒塊寫入磁碟flashcache.reclaim_policy = 1：髒塊刷出策略，0：FIFO，1：LRUflashcache.dirty_thresh_pct = 90：flashcache上每個hash set上的髒塊閥值flashcache.cache_all = 1：cache所有內容，可以用黑名單過濾flashecache.write_merge = 1：開啟寫入合并，提升寫磁碟的效能

七、IOPS

磁碟尋道能力（磁碟I/O）,以目前高轉速SCSI硬碟(7200轉/秒)為例，這種硬碟理論上每秒尋道7200次，這是物理特性決定的，沒有辦法改變。 MySQL每秒鐘都在進行大量、複雜的查詢操作，對磁碟的讀寫量可想而知。所以，通常認為磁碟I/O是制約MySQL效能的最大因素之一，對於日均訪問量 在100萬PV以上的Discuz!論壇，由於磁碟I/O的制約，MySQL的效能會非常低下！解決這一制約因素可以考慮以下幾種解決方案：  使用RAID-0+1磁碟陣列，注意不要嘗試使用RAID-5，MySQL在RAID-5磁碟陣列上的效率不會像你期待的那樣快

innodb_page_size：如果使用fusionio，4K的效能最好；使用SAS磁碟，設定為8K。如果全表掃描很多，可以設定為16K。比較小的page size，可以提升cache的命中率。innodb_adaptive_checkpoint：如果使用fusionio，設定為3，提高重新整理頻率到0.1秒；使用SAS磁碟，設定為2，採用estimate方式重新整理髒頁。innodb_io_capacity：根據IOPS能力設定，使用fuionio可以設定10000以上。innodb_flush_neighbor_pages = 0：針對fusionio或者SSD，因為隨機IO足夠好，所以關閉此功能。innodb_flush_method=ALL_O_DIRECT：公版的MySQL只能將資料庫檔案讀寫設定為DirectIO，對於Percona可以將log和資料檔案設定為direct方式讀寫。但是我不確定這個參數對於innodb_flush_log_at_trx_commit的影響，innodb_read_io_threads = 1：設定預讀線程設定為1，因為線性預讀的效果並不明顯，所以無需設定更大。innodb_write_io_threads = 16：設定寫線程數量為16，提升寫的能力。innodb_fast_checksum = 1：開啟Fast checksum特性。

 

參考文檔： 

http://www.gentoo-wiki.info/FAQ_Linux_Memory_Management
http://bbs.gfan.com/android-4165836-1-1.html
https://wiki.archlinux.org/index.php/CPU_Frequency_Scaling_(%E7%AE%80%E4%BD%93%E4%B8%AD%E6%96%87)
http://www.mysqlperformanceblog.com/2013/12/07/linux-performance-tuning-tips-mysql/
http://www.woqutech.com/?p=1200
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTg2NTU0Ng==&mid=210459025&idx=5&sn=d4c6f199b3e95b456e1cf5dd672d2e4c&scene=0#rd
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NDE0MjI4MA==&mid=208777870&idx=1&sn=6efddd6283e4deb3fe55a141b0db965c&scene=1&srcid=0910kYIbazQSBqZEivwahGHB&key=dffc561732c2265104613d6540d35b8ad5c92c340ed903cbbd8218ac9ba70f5b9d36aaa09033e2f9cf0e7983792311d4&ascene=1&uin=MjM2NjkwNQ%3D%3D&devicetype=Windows+7&version=61020020&pass_ticket=JuXI39h6lA0f0sHQ0AFMc7g2Z4NJXU5U71301BBDAuw%3D
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMDU1MTE1OQ==&mid=209406532&idx=1&sn=2e9b0cc02bdd4a02f7fd81fb2a7d78e3&scene=2&srcid=0922i4nYMVx1lj8Qsr2aVok3&from=timeline&isappinstalled=0#wechat_redirect
http://imysql.com/2015/05/24/mysql-optimization-reference-1.shtml
http://www.hellodb.net/2011/07/mysql-linux-hardware-tuning.html
http://www.hellodb.net/2011/06/mysql_multi_instance.html
http://blog.csdn.net/zjmzs/article/details/6046075

【mysql】關於硬體方面的一些最佳化