面试题：MySQL性能优化之vmstat综合分析

Question

假设在一个MySQL服务器上，观察到vmstat输出的`us`（用户CPU时间百分比）持续较高，同时`wa`（等待I/O的CPU时间百分比）也偏高，结合MySQL运行机制，分析可能导致这种情况的原因以及对应的优化策略有哪些？

Answer 1

可能原因

1. 查询负载过高：大量复杂查询或高并发查询，使MySQL需耗费大量CPU资源进行查询解析、优化与执行，导致us高。同时，查询涉及大量磁盘I/O操作，如全表扫描读取大量数据，造成wa高。例如复杂的多表连接查询、未优化的子查询。
2. 索引缺失或不合理：缺少必要索引，查询无法利用索引快速定位数据，引发全表扫描，增加I/O操作，提升wa。而且全表扫描时CPU需处理大量数据，使us升高。比如对频繁用于WHERE子句过滤的列未建索引。
3. 磁盘I/O性能瓶颈：磁盘读写速度慢，如使用老旧机械硬盘，或磁盘I/O队列过长，MySQL等待磁盘I/O完成时间长，wa升高。同时，为处理等待结果，CPU需保持活跃，也拉高us。
4. 数据库配置不合理：缓冲池设置过小，无法缓存足够数据和索引，增加磁盘I/O，使wa高。同时，为处理频繁I/O请求，CPU使用率us也会上升。线程池配置不当，过多或过少线程，影响查询并发处理能力，导致CPU和I/O资源利用不佳。

优化策略

1. 优化查询：
   • 分析慢查询日志，找出耗时查询，使用EXPLAIN关键字分析查询执行计划，针对性优化。如改写复杂子查询为连接查询以提升效率。
   • 避免全表扫描，对经常用于过滤条件的列建立合适索引，但避免过度索引，防止索引维护开销过大。
2. 调整索引：
   • 定期使用ANALYZE TABLE语句更新索引统计信息，让查询优化器做出更优决策。
   • 利用pt-index-usage等工具分析索引使用情况，删除未使用或低效索引。
3. 提升磁盘I/O性能：
   • 升级磁盘，如更换为固态硬盘（SSD），提升读写速度。
   • 优化磁盘I/O队列，调整系统参数，如elevator调度算法，提升I/O调度效率。
   • 对数据库文件进行合理布局，将数据文件、日志文件等分布在不同磁盘或磁盘阵列上，减少I/O竞争。
4. 优化数据库配置：
   • 根据服务器内存大小合理调整缓冲池大小，让更多数据和索引可缓存，减少磁盘I/O。
   • 优化线程池参数，依据系统负载和硬件资源确定合适线程数，提高并发处理能力。如调整innodb_thread_concurrency等参数。