Mysql 常见的性能分析手段

Lemon程序馆2025-08-05 10:02

前言

在开发中对于 MySQL 的性能优化是我们必备的技能。本文将介绍一些核心的性能分析工具 ------ EXPLAIN、慢查询日志和 PROFILE 等，有效提高性能分析优化的能力。

EXPLAIN

EXPLAIN 是 Mysql 中用于分析 SQL 查询语句执行计划的重要工具，可显示出 MYSQL 如何执 SQL 语句， 它模拟 MYSQL 优化器执行 SQL 查询，返回执行计划信息，并非实际执行查询。通过 EXPLAIN，我们可以了解到：

  • 表的读取顺序
  • 数据读取操作的类型
  • 哪些索引可能被使用
  • 哪些索引实际被使用
  • 表之间的引用关系
  • 每张表有多少行被优化器查询到

基本语法

sql 复制代码 
EXPLAIN [EXTENDED|PARTITIONS] SELECT select_options;

其中 EXTENDED 提供额外的查询优化信息，PARTITIONS 显示查询涉及的分区信息。

输出字段说明

执行以下 sql，ws_user 表中 id 为主键，ws_album 表中通过 user_id 字段关联 user，该字段没有添加索引。

sql 复制代码 
EXPLAIN SELECT * FROM `ws_user` wu 
JOIN `ws_album` wa 
ON wu.id = wa.user_id;

输出结果：

  1. id (查询标识符)

    id 列是一个有顺序的编号，通过该列可以确定的 SELECT 子句的执行顺序。id 相同，从上到下执行，id 不同， 值大的先执行，id 为 NULL，最后执行，通常表示 UNION 结果的合并操作。

    有三种典型情况：

    • id 全部相同：执行顺序从上到下（如简单 join 查询）
    • id 全部不同：id 越大越先执行（常见于子查询）
    • id 部分相同：相同 id 按顺序执行，不同 id 越大越先执行。

  2. select_type（查询类型）

    表示查询的类型，主要用于区别普通查询、联合查询、子查询等复杂查询。

    类型 描述
    SIMPLE 简单 SELECT 查询，不包含子查询或 UNION
    PRIMARY 复杂查询中最外层的 SELECT
    SUBQUERY 包含在 SELECT 或 WHERE 列表中的子查询
    DEPENDENT SUBQUERY 依赖于外部查询的子查询
    DERIVED FROM 列表中的子查询（派生表）
    UNION UNION 中的第二个或后续的 SELECT
    UNION RESULT UNION 结果的合并操作

  3. table

    表名，显示当前行对应的 SELECT 正在访问哪个表，可能是：

    • 实际表名
    • <derivedN>: ID 为 N 的派生表结果
    • <unionM,N>：id 为 M 和 N 的 UNION 结果

  4. type

    连接类型，最重要的指标之一，表示 Mysql 如何查找表中的行，性能从最优到最差排序为：

    sql 复制代码 
    system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

    优化建议：至少达到 range 级别，最好能达到 ref。

    常见重要类型详解：

    • system: 表只有一行记录（系统表），const 类型的特例
    • const: 通过主键或唯一索引一次找到，如 where id = 1
    • eq_ref: 主键或唯一索引扫描，每个索引键对应表中的唯一记录（JOIN 中常见）
    • ref: 非唯一索引扫描，返回匹配某个值的所有行
    • range: 索引范围扫描（BETWEEN, IN, >, < 等）
    • index: 全索引扫描（比 ALL 快，因为只读索引）
    • ALL：全表扫描，性能最差，应当避免

  5. possible_keys

    查询可能使用的索引，实际上不一定用到。

  6. key

    实际使用的索引，为 NULL 表示未使用索引。

  7. key_len （索引长度）

    表示索引中使用的字节数，可用于判断组合索引的使用情况（值越小效果越好）。

    key_len显示 MySQL 在执行查询时实际使用的索引部分的长度。例如，如果索引包含 3 列但 key_len只显示前两列的长度，说明第三列未被使用。通过 key_len可以推断复合索引的前缀匹配情况，从而优化查询条件或索引设计。

    ​​key_len的计算规则​​

    • ​​数据类型基础长度​ ​：如 INT占 4 字节，BIGINT占 8 字节，CHAR(N)占 N×字符集字节数（如 utf8mb4为 4 字节/字符）

    • ​​NULL 标记​ ​：如果列允许为 NULL，则额外增加 1 字节

    • ​​变长类型开销​ ​：VARCHAR等变长类型需额外加 2 字节存储长度信息

    • ​​字符集影响​ ​：不同字符集下，字符占用的字节数不同（如 latin1为 1 字节/字符，utf8mb4为 4 字节/字符）

    常见类型的 key_len示例：

    列类型 是否允许 NULL 字符集 key_len计算 结果
    INT 否 - 4 4
    INT 是 - 4 + 1 5
    VARCHAR(10) 否 utf8mb4 10×4 + 2 42
    VARCHAR(10) 是 utf8mb4 10×4 + 2 + 1 43
    DATETIME 否 - 5（MySQL 5.6.4+） 5
    CHAR(1) 是 utf8 1×3 + 1 4

    key_len的优化意义​​

    • ​复合索引使用深度​ ：例如，复合索引 (a,b,c)的 key_len为 8（INT类型），说明仅用到前两列（a和 b）
    • ​避免全表扫描​ ：若 key_len过小（如远小于索引总长度），可能需调整查询条件或索引列顺序
    • ​减少 NULL 开销​ ：允许 NULL的列会增加 1 字节，可通过设为 NOT NULL优化

  8. ref （索引引用）

    显示哪些列或常量被用于查找索引列上的值，常见有：

    • const：常量值
    • 列名：其他表的列（JOIN 操作）

  9. rows （预估行数）

    Mysql 估计需要检查的行数（非精确值），值越小越好。

  10. Extra （额外信息）

    包含重要的执行细节：

    值 含义 优化建议
    Using index 使用覆盖索引（直接从索引获取数据） 良好性能表现
    Using where 使用 WHERE 过滤 可能需要添加索引
    Using filesort 额外文件排序（ORDER BY 未用索引） 为排序字段添加索引
    Using temporary 使用临时表（GROUP BY 或复杂操作） 优化查询结构或添加索引
    Using join buffer 使用连接缓存（未用索引的表连接） 为 JOIN 条件添加索引
    Impossible WHERE WHERE 条件总是 false 检查 SQL 逻辑

高级用法与拓展

  1. EXPLAIN EXTENDED

    提供更多查询优化信息，执行后可通过 SHOW WARNINGS查看优化后的查询语句：

    sql 复制代码 
    EXPLAIN EXTENDED SELECT * FROM users WHERE age > 30;
SHOW WARNINGS;

  2. EXPLAIN PARTITIONS

    用于分析分区表，显示可能用到的分区。

  3. 索引优化实践

    组合索引使用示例：

    sql 复制代码 
    -- 表结构：t_demo(id, c1, c2, c3)，有组合索引(c1,c2,c3)
EXPLAIN SELECT * FROM t_demo WHERE c1='d1' AND c2='d2' AND c3='d3';
EXPLAIN SELECT * FROM t_demo WHERE c2='d2' AND c1='d1' AND c3='d3';

    分析：

    • 两个查询表现一致，优化器会调整条件顺序以利用索引
    • 但 WHERE c1='d1' AND c2>'d2' AND c3='d3'会导致范围查询右侧索引失效

优化建议总结

  1. ​​索引优化​​：

    • 为 WHERE、JOIN、ORDER BY 字段添加合适索引
    • 使用覆盖索引（查询列都在索引中）
    • 注意组合索引的最左前缀原则

  2. ​​查询重构​​：

    • 避免 SELECT *，只查询需要的列
    • 将复杂查询拆分为简单查询
    • 避免在 WHERE 子句中对字段进行函数操作

  3. ​​重点关注​​：

    • type 列：避免 ALL，争取达到 range/ref
    • Extra 列：消除 Using filesort 和 Using temporary
    • rows 列：减少扫描行数

查看各类型 SQL 执行频次

数据库中各类型 SQL 的执行频次，是做优化的必要上下文，假设某个数据库中基本上不用查询（SELECT），那么就没必要做 select 语句的优化了。

通过 show [session|global] status 命令可以查看服务器状态信息。通过以下命令，可以查看当前数据库的 INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT 的访问频次。

sql 复制代码 
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';

慢查询日志

慢查询日志是 Mysql 提供的一种日志记录机制，主要用于记录执行时间较长的 SQL 语句。默认情况下，Mysql 没有开启慢查询日志，因为开启会带来一定的性能开销。

通过慢查询日志方便我们找到查询时间较长的 sql，分析其对数据库性能的影响，从而优化 SQL、索引或者数据库设计。慢查询日志会记录以下关键信息：

  • 执行时间：SQL 语句的实际执行时间
  • SQL 语句内容：具体的 SQL 语句
  • 锁等待时间： 如果 SQL 涉及锁操作，会记录锁等待时间
  • 用户信息： 执行 SQL 的用户名和来源 IP
  • 查询计划：在某些配置下会记录执行计划

开启慢查询

开启慢查询有两种方式：通过命令行临时设置或通过配置文件永久设置

命令行临时设置（重启后失效）：

sql 复制代码 
-- 开启慢查询日志
SET GLOBAL slow_query_log = ON;

-- 设置慢查询时间阈值(单位：秒)
SET GLOBAL long_query_time = 1;

-- 设置慢查询日志文件位置
SET GLOBAL slow_query_log_file = '/var/log/mysql/slow-query.log';

-- 记录未使用索引的查询(可选)
SET GLOBAL log_queries_not_using_indexes = ON;

配置文件永久设置(需重启MySQL服务):

编辑MySQL配置文件(通常为my.cnf或my.ini)，在[mysqld]部分添加以下配置：

ini 复制代码 
[mysqld]
slow_query_log = 1
slow_query_log_file = /var/log/mysql/slow-query.log
long_query_time = 2
log_queries_not_using_indexes = 1
log_timestamps = SYSTEM
log_output = FILE

参数说明：

  • slow_query_log：1或ON表示开启，0或OFF表示关闭
  • slow_query_log_file：指定慢查询日志的存储路径
  • long_query_time：设置慢查询的阈值，单位为秒，默认10秒
  • log_queries_not_using_indexes：记录未使用索引的查询
  • log_timestamps：控制日志时区，建议设为SYSTEM使用系统时区
  • log_output：日志输出方式，FILE表示输出到文件，TABLE表示输出到mysql.slow_log表

验证配置

配置完成后，可以通过以下命令验证慢查询日志是否已正确启用：

sql 复制代码 
-- 查看慢查询日志状态
SHOW VARIABLES LIKE 'slow_query_log';

-- 查看当前慢查询阈值
SHOW VARIABLES LIKE 'long_query_time';

-- 查看慢查询日志文件位置
SHOW VARIABLES LIKE 'slow_query_log_file';

日志分析

慢查询日志格式

日志格式如下：

ini 复制代码 
# Time: 2023-08-20T14:59:00.000000Z
# User@Host: root[root] @ localhost []
# Query_time: 3.500000 Lock_time: 0.000150 Rows_sent: 1 Rows_examined: 100000
SET timestamp=1692536340;
SELECT * FROM users WHERE created_at = '2023-08-20';

字段说明：

  • Time: SQL 语句的执行时间
  • User@Host: 执行 SQL 语句的用户名和来源 IP
  • Query_time: SQL 语句的执行时间，单位为秒
  • Lock_time: 锁等待时间，单位为秒
  • Rows_sent: 返回给客户端的行数
  • Rows_examined: 扫描的行数

使用分析工具

mysqldumpslow 工具

Mysql 自带的 mysqldumpslow 工具可以分析慢查询日志文件，生成统计报告。

常用命令示例：

sql 复制代码 
# 查看最慢的10条SQL语句(按执行时间排序)
mysqldumpslow -s t -t 10 /var/log/mysql/slow-query.log

# 查看出现次数最多的10条SQL语句(按出现次数排序)
mysqldumpslow -s c -t 10 /var/log/mysql/slow-query.log

# 查看扫描行数最多的10条SQL语句(按扫描行数排序)
mysqldumpslow -s r -t 10 /var/log/mysql/slow-query.log

参数说明：

  • -s：排序方式

    • t：按执行时间排序
    • c：按出现次数排序
    • r：按扫描行数排序

  • -t：指定显示的条目数量

pt-query-digest 工具​​

Percona Toolkit中的pt-query-digest工具提供更强大的分析功能，可以生成更详细的报告：

bash 复制代码 
pt-query-digest /var/log/mysql/slow-query.log

PROFILE

PROFILE 是 MySQL 提供的一种性能分析机制，它可以显示 SQL 语句执行的详细信息，包括系统锁、表锁等占用的时间，以及对 CPU 和 I/O 资源的消耗情况。通过 PROFILE，开发者可以获取查询执行的各个阶段耗时，如初始化、打开表、系统锁等待等。

启用 PROFILE 功能

PROFILE 默认是关闭的，需要手动开启：

sql 复制代码 
-- 查看当前PROFILE状态
SELECT @@profiling;

-- 启用PROFILE
SET profiling = 1;  -- 或 SET profiling = ON;

在生产环境中通常建议保持关闭状态，以避免对性能造成影响

执行 SQL 查询

启用PROFILE后，执行需要分析的SQL语句

查看 PROFILE 结果

执行查询后，可以使用以下命令查看分析结果：

sql 复制代码 
-- 查看所有已记录的查询及其Query_ID
SHOW PROFILES;

-- 查看特定查询的详细PROFILE(1为Query_ID)
SHOW PROFILE FOR QUERY 1;

-- 查看CPU和IO消耗
SHOW PROFILE CPU, BLOCK IO FOR QUERY 1;

PROFILE默认保留最近15条查询记录，可以通过以下命令调整记录数量：

sql 复制代码 
SET profiling_history_size = 100;  -- 修改为保留100条

输出示例：

txt 复制代码 
+----------------------+----------+
| Status               | Duration |
+----------------------+----------+
| starting             | 0.000065 |
| checking permissions | 0.000010 |
| Opening tables       | 0.000022 |
| init                 | 0.000018 |
| System lock          | 0.000011 |
| optimizing           | 0.000006 |
| statistics           | 0.000015 |
| preparing            | 0.000013 |
| executing            | 0.000003 |
| Sending data         | 0.000045 |
| end                  | 0.000004 |
| query end            | 0.000009 |
| closing tables       | 0.000008 |
| freeing items        | 0.000012 |
| cleaning up          | 0.000010 |
+----------------------+----------+

重点关注以下几个阶段：

  • ​Sending data​：数据传输耗时（可能涉及磁盘读取或复杂计算）
  • ​System lock​：锁等待时间
  • ​Creating tmp table​：临时表创建（可能导致性能问题）

PROFILE还可以显示多种类型的资源消耗信息：

  • CPU时间：执行查询所用的CPU时间
  • 内存使用：执行查询所用的内存
  • I/O操作：执行查询时的输入输出操作
  • 行数统计：查询返回的行数

虽然PROFILE功能强大，但也有以下限制需要注意：

  1. ​平台限制​：PROFILE需要调用系统的getrusage()函数，因此只在Linux/Unix类平台上可用，不能在Windows平台上使用
  2. ​性能影响​：使用PROFILE会产生额外的性能开销，特别是在处理大量查询时。因此，在生产环境中应谨慎使用，并在分析完成后及时关闭
  3. ​会话限制​：PROFILE的结果只对当前会话有效，一旦会话结束，结果将被清除
  4. ​版本兼容性​：从MySQL 5.7.7版本开始，PROFILE功能被标记为已弃用(deprecated)，并在以后的版本中完全移除。官方推荐使用Performance Schema来代替

结尾

MySQL 性能优化是一个持续迭代的过程，需要结合 EXPLAIN、慢查询日志和 PROFILE 等工具进行全方位分析。通过本文的学习，我们已经掌握了这些核心工具的使用方法和优化技巧，但真正的能力提升还需要在实际工作中不断实践和总结。

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