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本文目录

本文导读

一、什么是服务器

二、存储器的层次结构

三、数据库服务器硬件优化——CPU

三、数据库服务器硬件优化——内存

四、数据库服务器硬件优化——磁盘

总结

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本文导读

本文从数据库服务器底层硬件介绍，什么是服务器，结合CSAPP中的第4、6、9章的存储器层次结构、虚拟内存、处理器体系结构，分析MySQL服务器需要做的一些优化，并给出优化建议。

一、什么是服务器

数据库服务器是一台高性能计算机，用于为用户和设备网络存储和管理服务器上存储的数据。通常，数据库服务器解决方案为用户网络提供中央数据管理、安全性、访问和权限控制以及交互式存储库。

数据库服务器是数据流和存储的核心，支持当今组织和消费者使用的大多数应用程序、程序和工具。

服务器是数据库的主机，其性能直接影响数据库的性能。因此，服务器的优化也是数据库优化的第一步。

数据库服务器通常从三个方面进行优化：CPU、内存和磁盘。网络取决于实际负载。建议使用万兆网络网络。

二、存储器的层次结构

存储器系统（memory system）是一个具有不用容量、成本和访问时间的存储设备的层次结构。本章我们了解存储器层次结构、基本的存储技术（磁盘结构、固态硬盘结构、高速缓存存储器）等。

如果程序需要的数据在寄存器中，指令可以立即使用这些数据；如果数据存储在cache中，那么获取这些数据4~75个时钟周期；当数据存储在内存中，需要几百个时钟周期；如果数据存储在磁盘中，需要大约几千万个时钟周期。

详解，请参考《存储器层次结构详解》 

三、数据库服务器硬件优化——CPU

MySQL 5.1可以使用4核，MySQL 5.5可以使用24核，MySQL 5.6可以使用64核，而MySQL 5.6可以支持128核或更多核。

对于MySQL，每个连接对应一个线程，每个并发查询只能使用一个内核。也就是说，当执行单个SQL语句时，MySQL只能在底部使用一个CPU内核。

为了提高SQL执行效率，单个SQL执行应该尽可能快。在考虑CPU时，我们应该优先考虑高频CPU，以提高单个SQL语句的执行效率。

通过参数 thread_Handling 可以查看线程池模型，主要包括每个线程一个连接 one-connection-per-thread 和每个连接一个线程 one-thread-per-connection。建议每个连接使用 one-thread-per-connection（在5.6版本之前，MySQL连接处理用的 one-connection-per-thread。对于到MySQL Server的每个数据库连接，都创建了一个独立的线程服务，处理请求后，线程被销毁）。

CPU处理器工作原理：

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详解，请参考《处理器体系结构详解》 

对于 MySQL 的 CPU 使用，访问密集型业务对并发SQL执行的需求很大。为了在短时间内确保大吞吐量，需要选择具有大量内核的CPU。

因此，数据库服务器更喜欢高频率和多核的CPU。

MySQL运行服务器的CPU硬件优化总结如下：

1、选择 Performance Per Watt Optimized（DAPC）作为系统配置，以最大化功耗性能，而不是节能模式（禁用高计算节点）。节能模式在低频和高频性能转换期间容易出现错误。

2、CPU优先选择高主频以提高计算能力；其次，可以选择多个内核进行多线程并发处理和多实例部署。

3、关闭C1E（增强型空闲电源管理状态转换）和C状态。DB服务器不需要节能和省电操作。默认情况下，它处于启用状态。建议关闭DB服务器以提高CPU效率。

4、数据库服务器选择具有高主频和多核计数的CPU类型，并同时打开最大性能和关闭CPU CIE和C状态。高频加速SQL执行，多核解决并发问题。

三、数据库服务器硬件优化——内存

俗话说的好性能不够，内存来凑。MySQL需要足够的内存才能运行。对于具有多个实例的单机，建议根据实际热数据量的30%来规划内存。

对于具有单个实例（即独占实例）的单机，建议分配50%到80%的内存。

MySQL有 Query Cache 查询缓存，但功能很差。建议联机关闭查询缓存。MySQL 8.0已经删除了查询缓存。

CPU和内存的关系：详解，请参考《虚拟内存详解》 

MySQL的内存分配原则取决于参数配置。详细信息将在下面的MySQL参数优化中解释。

MySQL的内存优化建议总结如下：

1、选择内存频率的最大性能。

2、大内存。renice mysql-pid防止mysql在OOM期间被强制终止。

3、在内存设置菜单中，启用节点交错以避免NUMA问题，建议修改系统配置以关闭NUMA。

4、对于数据库服务器，首选大内存，同时启用最大性能，禁用NUMA。

四、数据库服务器硬件优化——磁盘

对于磁盘的硬件要求，数据库是 IO型负载的软件。首选 SSD 和 PCIe SSD，并强制使用高速机械硬盘。建议在运行数据库时放弃使用机械硬盘。

IO类型方面，MySQL Undo Log为顺序写入和随机读取，Redo Log 和 Binlog 为顺序写入与顺序读取，OLTP 场景以随机IO为主，OLAP 场景以顺序IO为主，其存储结构 MyISAM 为堆表，InnoDB为索引组织表。

MySQL磁盘硬件优化原则：

1、RAID策略选择：Sata SSD和PCIe SSD不需要RAID。机械硬盘首选RAID 10，其次是RAID 5。

2、RAID CACHE&BBU选择：购买的阵列卡同时配备CACHE和BBU模块，可以提高机械磁盘IOPS，定期检查或监控CACHE和BBBU模块的运行状况，并确保在发生事故时数据不会丢失。
磁盘类型选择：首选SSD或PCIe SSD，机械磁盘采用高速硬盘。

3、读/写策略选择：当有阵列卡时，将阵列写策略设置为WB或强制WB（无电池），并禁止WT。同时，关闭仅用作写缓存的显示预读策略。

总结

本文从数据库服务器底层硬件介绍，什么是服务器，结合CSAPP中的第4、6、9章的存储器层次结构、虚拟内存、处理器体系结构，分析MySQL服务器需要做的一些优化，并给出优化建议。