数据库军规的背景是“并发量大、数据量大的互联网业务”,这类业务架构设计的重点往往是吞吐量,性能优先(和钱相关的少部分业务是一致性优先),对数据库性能影响较大的数据库特性较少使用。这类场景的架构方向是“解放数据库CPU,把复杂逻辑计算放到服务层”,服务层具备更好的扩展性,容易实现“增机器就扩充性能”,数据库擅长存储与索引,勿让数据库背负过重的任务。
以下并非本人所立,摘自58到家架构师沈剑文章
一,核心军规
不在数据库做计算,cpu计算务必移至业务层
控制单表数据量,单表记录控制在千万级
控制列数量,字段数控制在20以内
平衡范式与冗余,为提高效率可以牺牲范式设计,冗余数据
拒绝大sql,大事务,大批量
二,字段类军规
用好数值类型
tinyint(1Byte)
smallint(2Byte)
mediumint(3Byte)
int(4Byte)
bigint(8Byte)
bad case:int(1)/int(11)
有些字符转化为数字,比如用int而不是char(15)存储ip
避免使用NULL字段,因为 NULL字段很难查询优化,NULL字段的索引需要额外空间,NULL字段的复合索引无效
bad case:
`name` char(32) default null
`age` int not null
good case:
`age` int not null default 0
不在数据库里存图片,虽然我们用七牛,但是想到谁好像把二维码图片数据存入数据库了,所以这边再提一下
三,索引类军规
谨慎合理使用索引
改善查询、减慢更新
索引一定不是越多越好(能不加就不加,要加的一定得加)
覆盖记录条数过多不适合建索引,例如“性别”
字符字段必须建前缀索引
不在索引做列运算
bad case:
select id where age +1 = 10;
innodb主键合理使用自增列
主键建立聚簇索引
主键不应该被修改
字符串不应该做主键
如果不指定主键,innodb会使用唯一且非空值索引代替
不用外键,请由程序保证约束
四,sql类军规
sql语句尽可能简单
一条sql只能在一个cpu运算
大语句拆小语句,减少锁时间
一条大sql可以堵死整个库
简单的事务
事务时间尽可能短
bad case:
上传图片事务
避免使用触发器,用户自定义函数,请由程序取而代之
OR改写为IN()
OR改写为UNION
limit高效分页
limit越大,效率越低
select id from t limit 10000, 10;
应该改为 =>
select id from t where id > 10000 limit 10;
使用union all替代union,union有去重开销
尽量不用连接join
务必请使用“同类型”进行比较,否则可能全表扫面
打散批量更新
使用性能分析工具
show profile;
mysqlsla;
mysqldumpslow;
explain;
show slow log;
show processlist;
show query_response_time(percona)
一、基础规范
(1)必须使用InnoDB存储引擎
解读:支持事务、行级锁、并发性能更好、CPU及内存缓存页优化使得资源利用率更高
(2)必须使用UTF8字符集
utf8mb4是utf8的超集,emoji表情以及部分不常见汉字在utf8下会表现为乱码,故需要升级至utf8mb4,但是现在接入TiDB的原因,能使用UTF-8的就用UTF-8
默认使用这个字符集的原因是:“标准,万国码,无需转码,无乱码风险”,并不“节省空间”。
一个潜在坑:阿里云上RDS服务如果要从utf8升级为utf8mb4,需要重启实例
自搭的Mysql可以完成在线转换,而不需要重启数据库实例。
(3)数据表、数据字段必须加入中文注释
解读:N年后谁tm知道这个r1,r2,r3字段是干嘛的
(4)禁止使用存储过程、视图、触发器、Event
解读:高并发大数据的互联网业务,架构设计思路是“解放数据库CPU,将计算转移到服务层”,并发量大的情况下,这些功能很可能将数据库拖死,业务逻辑放到服务层具备更好的扩展性,能够轻易实现“增机器就加性能”。数据库擅长存储与索引,CPU计算还是上移吧
(5)禁止存储大文件或者大照片
解读:为何要让数据库做它不擅长的事情?大文件和照片存储在文件系统,数据库里存URI多好
二、命名规范
(6)只允许使用内网域名,而不是ip连接数据库
(7)线上环境、开发环境、测试环境数据库内网域名遵循命名规范
业务名称:xxx
线上环境:dj.xxx.db
开发环境:dj.xxx.rdb
测试环境:dj.xxx.tdb
从库在名称后加-s标识,备库在名称后加-ss标识
线上从库:dj.xxx-s.db
线上备库:dj.xxx-sss.db
(8)库名、表名、字段名:小写,下划线风格,不超过32个字符,必须见名知意,禁止拼音英文混用
(9)表名t_xxx,非唯一索引名idx_xxx,唯一索引名uniq_xxx
三、表设计规范
(10)单实例表数目必须小于500
(11)单表列数目必须小于30
(12)表必须有主键,例如自增主键
解读:
a)主键递增,数据行写入可以提高插入性能,可以避免page分裂,减少表碎片提升空间和内存的使用
b)主键要选择较短的数据类型, Innodb引擎普通索引都会保存主键的值,较短的数据类型可以有效的减少索引的磁盘空间,提高索引的缓存效率
c) 无主键的表删除,在row模式的主从架构,会导致备库夯住
(13)禁止使用外键,如果有外键完整性约束,需要应用程序控制
解读:外键会导致表与表之间耦合,update与delete操作都会涉及相关联的表,十分影响sql 的性能,甚至会造成死锁。高并发情况下容易造成数据库性能,大数据高并发业务场景数据库使用以性能优先
四、字段设计规范
(14)必须把字段定义为NOT NULL并且提供默认值
解读:
a)null的列使索引/索引统计/值比较都更加复杂,对MySQL来说更难优化
b)null 这种类型MySQL内部需要进行特殊处理,增加数据库处理记录的复杂性;同等条件下,表中有较多空字段的时候,数据库的处理性能会降低很多
c)null值需要更多的存储空间,无论是表还是索引中每行中的null的列都需要额外的空间来标识
d)对null 的处理时候,只能采用is null或is not null,而不能采用=、in、<、<>、!=、not in这些操作符号。如:where name!=’shenjian’,如果存在name为null值的记录,查询结果就不会包含name为null值的记录
(15)禁止使用TEXT、BLOB类型
解读:会浪费更多的磁盘和内存空间,非必要的大量的大字段查询会淘汰掉热数据,导致内存命中率急剧降低,影响数据库性能
(16)禁止使用小数存储货币
解读:使用整数吧,小数容易导致钱对不上
(17)必须使用varchar(20)存储手机号
解读:
a)涉及到区号或者国家代号,可能出现+-()
b)手机号会去做数学运算么?
c)varchar可以支持模糊查询,例如:like“138%”
(18)禁止使用ENUM,可使用TINYINT代替(但是性别最好用ENUM)
解读:
a)增加新的ENUM值要做DDL操作
b)ENUM的内部实际存储就是整数,你以为自己定义的是字符串?
五、索引设计规范
(19)单表索引建议控制在5个以内
(20)单索引字段数不允许超过5个
解读:字段超过5个时,实际已经起不到有效过滤数据的作用了
(21)禁止在更新十分频繁、区分度不高的属性上建立索引
解读:
a)更新会变更B+树,更新频繁的字段建立索引会大大降低数据库性能
b)“性别”这种区分度不大的属性,建立索引是没有什么意义的,不能有效过滤数据,性能与全表扫描类似
(22)建立组合索引,必须把区分度高的字段放在前面
解读:能够更加有效的过滤数据
六、SQL使用规范
(23)禁止使用SELECT *,只获取必要的字段,需要显示说明列属性 此处商榷一下
解读:
a)读取不需要的列会增加CPU、IO、NET消耗
b)不能有效的利用覆盖索引
c)使用SELECT *容易在增加或者删除字段后出现程序BUG
(25)禁止使用属性隐式转换
解读:SELECT uid FROM t_user WHERE phone=13812345678 会导致全表扫描,而不能命中phone索引,猜猜为什么?(这个线上问题不止出现过一次)
(26)禁止在WHERE条件的属性上使用函数或者表达式
解读:SELECT uid FROM t_user WHERE from_unixtime(day)>='2017-02-15' 会导致全表扫描
正确的写法是:SELECT uid FROM t_user WHERE day>= unix_timestamp('2017-02-15 00:00:00')
(27)禁止负向查询,以及%开头的模糊查询
解读:
a)负向查询条件:NOT、!=、<>、!<、!>、NOT IN、NOT LIKE等,会导致全表扫描
b)%开头的模糊查询,会导致全表扫描
(28)禁止大表使用JOIN查询,禁止大表使用子查询
解读:会产生临时表,消耗较多内存与CPU,极大影响数据库性能
(29)禁止使用OR条件,必须改为IN查询
解读:旧版本Mysql的OR查询是不能命中索引的,即使能命中索引,为何要让数据库耗费更多的CPU帮助实施查询优化呢?
(30)应用程序必须捕获SQL异常,并有相应处理
总结:大数据量高并发的互联网业务,极大影响数据库性能的都不让用,不让用哟。
军规:禁止使用存储过程、视图、触发器、Event
军规:禁止使用外键,如果有外键完整性约束,需要应用程序控制
军规:禁止大表使用JOIN查询,禁止大表使用子查询
军规:只允许使用内网域名,而不是ip连接数据库
不只是数据库,缓存(memcache、redis)的连接,服务(service)的连接都必须使用内网域名,机器迁移/平滑升级/运维管理…
军规:禁止使用小数存储国币
有朋友问存储前乘以100,取出后除以100是否可行,个人建议“尽量少的使用除法”。
曾经踩过这样的坑,100元分3天摊销,每天摊销100/3元,结果得到3个33.33。后来实施对账系统,始终有几分钱对不齐,郁闷了很久(不是几分钱的事,是业务方质疑的眼神让研发很不爽),最后发现是除法惹的祸。
解决方案:使用“分”作为单位,这样数据库里就是整数了。
案例:SELECT uid FROM t_user WHERE phone=13812345678 会导致全表扫描,而不能命中phone索引
phone是varchar类型,SQL语句带入的是整形,故不会命中索引,加个引号就好了:
SELECT uid FROM t_user WHERE phone=’13812345678’
军规:禁止使用负向查询NOT、!=、<>、!<、!>、NOT IN、NOT LIKE等,会导致全表扫描
一般来说,WHERE过滤条件不会只带这么一个“负向查询条件”,还会有其他过滤条件,举个例子:查询沈剑已完成订单之外的订单(好拗口):
SELECT oid FROM t_order WHERE uid=123 AND status != 1;
订单表5000w数据,但uid=123就会迅速的将数据量过滤到很少的级别(uid建立了索引),此时再接上一个负向的查询条件就无所谓了,扫描的行数本身就会很少。
但如果要查询所有已完成订单之外的订单:
SELECT oid FROM t_order WHERE status != 1;
这就挂了,立马CPU100%,status索引会失效,负向查询导致全表扫描。
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