关于性能测试:数据库的 SQL 性能优化实战

在性能测试中,SQL性能优化往往是最具挑战性的任务之一。数据库作为系统的核心数据处理单元,其性能直接影响整体系统的响应速度。当面对复杂的业务需求和庞大的数据量时,如何高效执行SQL语句,减少查询耗时?今天,让我们深入探索数据库的SQL优化实战技巧!

什么样的SQL优化策略能显著提升数据库的查询速度?在真实项目中有哪些有效的SQL优化案例?如何从实际测试数据中提取关键优化点?

做过性能测试的同学都应该知道,性能测试核心就是结果分析和性能瓶颈调优,然后性能的瓶颈70%-80%的问题都是来自于数据库。所以,掌握数据库的瓶颈分析对其性能测试工程师来说尤为重要。

数据库的性能优化

数据库的性能优化可以从硬件和软件两个层面来考虑:

1)硬件方面:主要就是磁盘选择,考虑磁盘的读写速度、消耗IO【读入 写出】性能,所以尽量选择固态硬盘【速度比机械硬盘高但是价格贵】,并使用独立服务器,跟业务服务器分开。

  • 数据库服务器的存储操作大于计算操作,所以关注磁盘会更多一些;

  • 但是CPU的影响也会有,比如sql复杂一些的时候也会消耗CPU;所以同步关注CPU;

  • 硬件的优化因为主要涉及设备配件的选型和购买,所以性能测试能做的性能优化有限;

2)软件方面:我们做数据库的性能优化主要是这个层面的优化, 数据库层面优化 + 表层面优化

  • 库层面:MYSQL数据库的配置参数会影响数据库的一些性能,比如最大连接数;

  • 表层面:主要是索引字段的设置优化和SQL的优化。

我们这篇文章主要讲一下表层面的SQL性能优化。

SQL语句性能优化

数据库SQL性能优化是提升数据库运行效率的关键环节,以下是一些具体的注意点,并结合案例进行演示和说明,帮助大家理解。

1、避免使用SELECT *

使用SELECT *会检索表中的所有列,会导致不必要的数据传输和内存消耗;如果数据库和项目是两台独立的服务器的话,还会增加网络传输的负载。所以尽量查询具体的列:

比如SQL样例:

sql 复制代码
* --优化前:select * from user where id=1;

* --优化后:select name,age from user where id =1;
2. 使用JOIN代替子查询

子查询通常会导致数据库执行多次表扫描,会增加I/O开销和查询执行时间;使用JOIN操作将多个查询合并为一个查询,可以更好地利用索引和减少表扫描次数;

比如SQL样例:

sql 复制代码
-- 优化前(子查询)

SELECT * FROM orders WHERE user_id = (SELECT user_id FROM users WHERE username = 'john_doe');


-- 优化后(JOIN)

SELECT o.* FROM orders o JOIN users u ON o.user_id = u.user_id WHERE u.username = 'john_doe';
3. 避免使用OR,使用UNION或UNION ALL代替

在WHERE子句中使用OR条件可能会导致数据库无法使用索引,从而增加全表扫描的机会。使用UNION ALL将多个查询结果合并,每个查询都可以单独使用索引进行优化,从而减少全表扫描的机会。

比如SQL样例:​​​​​​​

sql 复制代码
* -- 优化前(使用OR):
SELECT * FROM users WHERE age > 30 OR city = 'New York';


* -- 优化后(使用UNION ALL) 
SELECT * FROM users WHERE age > 30 UNION ALL SELECT * FROM users WHERE city = 'New York';

注意:使用UNION ALL时,需要确保结果集中不包含重复数据,或者重复数据对业务逻辑没有影响。

4. 避免在WHERE子句中使用函数

在WHERE子句中使用函数会导致数据库无法使用索引来加速查询。将函数计算移到列外,直接使用列值进行判断,这样数据库可以利用索引来加速查询,避免全表扫描。

比如SQL样例:​​​​​​​

sql 复制代码
 -- 优化前(使用函数) 
SELECT * FROM users WHERE SUBSTRING(username, 1, 3) = 'joh';

 -- 优化后(不使用函数) 
SELECT * FROM users WHERE username LIKE 'joh%'; 
5、使用LIMIT限制结果集大小

如果查询返回的结果集过大,会消耗大量的内存和I/O资源。使用LIMIT语句限制结果集的大小可以减少数据库的负担,并提高查询性能。

比如SQL样例:

sql 复制代码
-- 优化前(无LIMIT) 
SELECT id,name FROM products;


-- 优化后(使用LIMIT) 
SELECT id,name FROM products LIMIT 100;
6、选择合理的字段类型

字段类型选择不当会导致数据存储效率低下和查询性能下降。例如,使用VARCHAR类型存储数字数据会浪费存储空间,并降低查询速度。

所以,根据业务需求选择最合适的字段类型。例如,对于数字数据,应使用INTFLOATDECIMAL等数字类型;对于文本数据,应使用VARCHARTEXT等字符串类型。这样可以提高存储效率和查询性能。

SQL案例:使用数字类型代替字符串类型(如果适用)

sql 复制代码
-- 优化前(使用VARCHAR):
CREATE TABLE example (id VARCHAR(10), value VARCHAR(100));



-- 优化后(使用INT):
CREATE TABLE example (id INT, value VARCHAR(100));
7、使用索引

索引是提高SQL查询性能的关键。没有索引的表在查询时需要执行全表扫描来查找数据,这会导致查询性能下降。在常用的查询条件和连接条件的列上建立索引。索引可以加快查询速度,并减少全表扫描的机会。同时,要注意索引的维护成本,避免创建过多的索引导致插入、更新和删除操作的性能下降。

例如SQL语句:

sql 复制代码
-- 在user_id列上创建索引 
CREATE INDEX idx_user_id ON users(user_id);



-- 使用索引进行查询 
SELECT * FROM users WHERE user_id = 123;
8、避免全表扫描

优化方式:通过合理的索引设计和查询条件,避免全表扫描。

sql 复制代码
-- 避免在没有索引的列上进行范围查询


-- 优化前(可能导致全表扫描):
SELECT * FROM products WHERE price > 100;



-- 优化后(在price列上创建索引):
CREATE INDEX idx_price ON products(price);

SELECT * FROM products WHERE price > 100;

总结

在当今海量数据的应用场景下,数据库的性能成为影响系统稳定性的重要因素之一。电商、金融、社交等高并发、高数据量的业务需求,对数据库查询效率提出了更高要求。因此,SQL优化已成为企业提升系统性能、降低服务器成本的必备手段。

所以,在做性能测试的时候,如果发现数据库占的CPU比较高,或者响应时间比较长,都可以去检查一下 数据库是否存在上述的SQL问题,从而来优化项目的数据库的性能。

SQL性能优化不仅仅是提升查询速度,更是在系统性能和稳定性方面的全方位提升。通过不断优化SQL语句和数据库结构,我们可以显著减少系统负载,改善用户体验。

"性能测试不只是找出问题,更是用数据驱动的方式,为系统注入高效能的源动力!"

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