Linux上跑MySQL优化技巧

1.禁止操作系统更新文件的atime属性

atime是Linux/UNIX系统下的一个文件属性，每当读取文件时，操作系统都会将读操作时间回写到磁盘上。对于读写频繁的数据库文件来说，记录文件的访问时间一般没有任何用处，却会增加磁盘系统的负担，影响I/O性能！因此，可以通过设置文件系统的mount熟悉，阻止操作系统写atime信息，减轻磁盘I/O负担。方法如下：

（1）修改文件系统配置文件/etc/fstab，指定noatime选项：

UUID=33958004-e8a7-4135-844f-707a5537e86a /data                   ext4  noatime     0    1

（2）重新mount文件系统使其修改生效：

[root@MySQL-01 ~]# mount -o remount /data

2.调整I/O调度算法

详细说明请参考前面文章提到的I/O调度算法的选择

（1）查看当前系统支持的I/O调度算法：

[root@MySQL-01 ~]# dmesg | grep -i scheduler
io scheduler noop registered
io scheduler anticipatory registered
io scheduler deadline registered
io scheduler cfq registered (default)
[root@MySQL-01 ~]#

（2）查看当前设备（/dev/sda）使用的I/O调度算法：

[root@MySQL-01 ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler     
noop anticipatory deadline [cfq] 
[root@MySQL-01 ~]#

（3）修改当前设备使用的I/O调度算法，普通磁盘可以选择Deadline，SSD我们可以选择使用NOOP或者Deadline

[root@MySQL-01 ~]# echo "deadline" >> /sys/block/sda/queue/scheduler 
[root@MySQL-01 ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler                
noop anticipatory [deadline] cfq 
[root@MySQL-01 ~]#

永久修改I/O调度算法，可以通过修改内核引导参数，增加elevator=调度算法名

[root@MySQL-01 ~]# vim /boot/grub/menu.lst

更改后的内容：

[root@MySQL-01 ~]# grep "deadline" /boot/grub/menu.lst      
        kernel /vmlinuz-2.6.32-220.el6.x86_64 ro root=UUID=c0618639-a967-4601-bca7-cc3b99c5c332 elevator=deadline rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD quiet SYSFONT=latarcyrheb-sun16 rhgb crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM
[root@MySQL-01 ~]#

3.NUMA架构优化

从系统架构来看，目前的商用服务器大体可以分为三类：

（1）对称多处理器架构（Symmetric Multi-Processor，SMP）

（2）非一致存储访问架构（Non-Uniform Memory Access，NUMA）

（3）海量并行处理架构(Massive Parallel Processing，MPP）

一般服务器是SMP或者NUMA架构的较多。我这里只详细说明NUMA架构，至于其他的童鞋们可以自行查阅资料^_^

NUMA把一台计算机分成多个节点（Node），每个节点内部拥有多个CPU，节点内部使用共有的内存控制器，节点之间是通过互联模块进行连接和信息交互，因此节点的所有内存对于本节点所有的CPU是等同的，而对于其他节点中的所有CPU都是不同的。因此每个CPU可以访问整个系统内存，但是访问本地节点的内存速度最快（不需要经过互联模块），访问非本地节点的内存速度较慢（需要经过互联模块），即CPU访问内存的速度与节点的距离有关，距离称为Node Distance。如下图：

显示当前NUMA的节点情况:

[root@localhost ~]# numactl --hardware
available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0 2 4 6
node 0 size: 16338 MB
node 0 free: 136 MB
node 1 cpus: 1 3 5 7
node 1 size: 16384 MB
node 1 free: 66 MB
node distances:
node   0   1 
  0:  10  20 
  1:  20  10 
[root@localhost ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:         32060      31856        204          0        362      13016
-/+ buffers/cache:      18477      13582
Swap:         7999          6       7993
[root@localhost ~]#

当前服务器上有两个节点Node 0和Node 1，Node 0的本地内存约为16GB，Node 1的本地内存约为16GB，可以看出系统一共有32GB内存

节点之间的距离（Node Distance）是指节点1访问节点0上的内存需要付出的代价的一种表现形式。在上述例子中，Linux节点本地内存声明距离为10，非本地内存声明距离20.

NUMA的内存分配策略分为以下4种：

（1）缺省default：总是在本地节点分配（分配在当前进程运行的节点上）

（2）绑定bind：强制分配到指定节点上

（3）交叉interleave：在所有节点或者指定节点上交叉分配内存

（4）优先preferred：在指定节点上分配，失败则在其他节点分配

显示当前系统NUMA策略：

[root@localhost ~]# numactl --show
policy: default
preferred node: current
physcpubind: 0 1 2 3 4 5 6 7 
cpubind: 0 1 
nodebind: 0 1 
membind: 0 1 
[root@localhost ~]#

因为NUMA默认的内存分配策略是优先在进程所在CPU的本地内存中分配，会导致CPU节点之间内存分配不均衡，当某个CPU节点内存不足时，会导致SWAP发生，而不是从远程节点分配内存，这就是Swap Insanity现象。

MySQL是单进程多线程架构的数据库，当NUMA采用默认的内存分配策略时，MySQL进程会被并且仅仅会被分配到NUMA的一个节点上去。假设MySQL进程被分配到Node 1运行，这个节点的本地内存是8GB，而MySQL配置了14GB内存，MySQL分配的14GB内存中，超过节点本地内存部分（14GB-8GB=6GB）Linux系统宁愿使用Swap也不会使用其他节点的物理内存。在这种情况下，能观察到系统虽然总共可用的物理内存还很多，但是MySQL进程已经开始使用Swap了。

MySQL对NUMA的特性支持不好，如果单机只运行一个MySQL实例，可以选择关闭NUMA，关闭的方式有两种：

（1）硬件层，在BIOS中设置关闭

（2）OS内核层，启动时设置numa=off

修改/etc/grub.conf，添加numa=off

[root@MySQL-01 ~]# vim /etc/grub.conf
[root@MySQL-01 ~]# grep 'numa' /etc/grub.conf 
        kernel /vmlinuz-2.6.32-220.el6.x86_64 ro root=UUID=c0618639-a967-4601-bca7-cc3b99c5c332 elevator=deadline rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD quiet SYSFONT=latarcyrheb-sun16 rhgb crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM numa=off
[root@MySQL-01 ~]#

或者通过numactl命令将NUMA的内存分配策略修改为interleave

/usr/bin/numactl --interleave=all /usr/local/mysql-5.1.66/bin/mysqld_safe --defaults-file=/usr/local/mysql-5.1.66/my.cnf

这样就指定了MySQL启动时内存的分配策略是interleave

如果单机运行多个MySQL实例，可以将不同MySQL实例绑定到不同的CPU节点上，同时配置合适的MySQL内存参数，并且采用绑定的内存分配测试，强制在本地节点分配内存。

4.vm.swappiness调整

swappiness是操作系统控制物理内存交换出去的策略。它允许的值是一个百分比的值，最小为0，最大运行100，该值默认为60。vm.swappiness设置为0表示尽量少swap，100表示尽量将inactive的内存页交换出去。
具体的说：当内存基本用满的时候，系统会根据这个参数来判断是把内存中很少用到的inactive 内存交换出去，还是释放数据的cache。cache中缓存着从磁盘读出来的数据，根据程序的局部性原理，这些数据有可能在接下来又要被读取；inactive 内存顾名思义，就是那些被应用程序映射着，但是“长时间”不用的内存。

我们可以利用vmstat看到inactive的内存的数量：

[root@MySQL-01 ~]# vmstat -an 1 5
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   4892 1194972 234208 492404    0    0     5    38   32   83  0  1 99  0  0
 0  0   4892 1194964 234208 492420    0    0     0     0   24   29  0  0 100  0  0
 0  0   4892 1194964 234208 492420    0    0     0     0   12   21  0  0 100  0  0
 0  0   4892 1194964 234208 492420    0    0     0     0   20   24  0  0 100  0  0
 0  0   4892 1194964 234208 492420    0    0     0     0   13   21  0  0 100  0  0
[root@MySQL-01 ~]#

通过/proc/meminfo 你可以看到更详细的信息：

[root@MySQL-01 ~]# cat /proc/meminfo | grep -i inact 
Inactive:         234188 kB
Inactive(anon):     3228 kB
Inactive(file):   230960 kB
[root@MySQL-01 ~]#

Linux中，内存可能处于三种状态：free，active和inactive。众所周知，Linux Kernel在内部维护了很多LRU列表用来管理内存，比如LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON, LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE, LRU_UNEVICTABLE。其中LRU_INACTIVE_ANON, LRU_ACTIVE_ANON用来管理匿名页，LRU_INACTIVE_FILE , LRU_ACTIVE_FILE用来管理page caches页缓存。系统内核会根据内存页的访问情况，不定时的将活跃active内存被移到inactive列表中，这些inactive的内存可以被交换到swap中去。
一般来说，MySQL，特别是InnoDB管理内存缓存，它占用的内存比较多，不经常访问的内存也会不少，这些内存如果被Linux错误的交换出去了，将浪费很多CPU和IO资源。InnoDB自己管理缓存，cache的文件数据来说占用了内存，对InnoDB几乎没有任何好处。
所以，我们在MySQL的服务器上最好设置vm.swappiness=0。

我们可以通过在sysctl.conf中添加一行：

[root@MySQL-01 ~]# echo "vm.swappiness = 0" >>/etc/sysctl.conf
[root@MySQL-01 ~]# sysctl -p

另外一种做法是innodb启用大内存页，也和上述方法有相同的效果。具体请参考前面文章提到的InnoDB启用大内存页。

5.CPU优化

检查CPU是否开启了节能选项

[root@localhost ~]# grep -E '^model name|^cpu MHz' /proc/cpuinfo
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
model name      : Intel(R) Xeon(R) CPU           L5520  @ 2.27GHz
cpu MHz         : 2266.602
[root@localhost ~]#

如果发现CPU的频率跟它标称的频率不一样，那么就是开启了节能模式。可以使用下面命令关闭：

for CPUFREQ in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor; do [ -f $CPUFREQ ] || continue; echo -n performance > $CPUFREQ; done

节能模式：操作系统和CPU硬件配合，系统不繁忙的时候，为了节约电能和降低温度，它会将CPU降频。对MySQL来说，可能是一个灾难。为了保证MySQL能够充分利用CPU的资源，建议设置CPU为最大性能模式。这个设置可以在BIOS和操作系统中设置，当然，在BIOS中设置该选项更好。

参考资料：

http://www.mysqlperformanceblog.com/2013/12/07/linux-performance-tuning-tips-mysql/

http://www.benjaminathawes.com/2011/11/09/determining-numa-node-boundaries-for-modern-cpus/

http://www.experts-exchange.com/OS/Linux/A_3492-Avoiding-CPU-speed-scaling-in-modern-Linux-distributions-Running-CPU-at-full-speed-Tips.html

http://dikar.iteye.com/blog/776563

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