MySQL

MySQL-07-维护稳定系统

MySQL 系统稳定性需通过建立性能基准、容量规划、故障预防、慢查询排查、锁冲突处理及崩溃恢复等全流程管理实现，核心是 “提前监控预防 + 快速定位解决”，避免非计划停机与性能劣化。

  1. 提升 MySQL 服务器稳定性，减少非计划 outage（停机）
  2. 监控数据库增长趋势，制定科学的容量规划
  3. 排查并解决服务器性能变慢、资源争用等问题
  4. 识别并处理锁冲突、死锁等资源锁定问题
  5. 掌握 InnoDB 崩溃恢复方法，快速恢复故障系统

稳定系统的核心特质与基准建立

稳定系统的关键表现

  • 行为可预测：长期运行无意外停机，计划停机频率低
  • 性能稳定：应用程序响应时间在预期范围内，无突发波动
  • 适配变化：能应对业务增长、应用迭代、硬件升级等环境变化

建立性能基准（Measuring What You Manage）

基准的核心作用

  • 作为问题排查的参考标准：遇到性能问题时，对比基准数据快速定位差异
  • 评估配置变更效果：硬件 / 软件升级、参数调整后，通过基准对比验证优化价值
  • 支撑容量规划：跟踪基准数据变化，预判资源扩容时机

需记录的基准指标

  • 操作系统层面：文件系统使用率、内存占用、CPU 负载（Linux 用 top/iostat/vmstat，Windows 用资源监视器）
  • MySQL 层面：运行进程（SHOW PROCESSLIST）、状态变量（mysqladmin extended-status）、配置参数
  • 应用层面：核心业务场景响应时间（登录、查询、数据提交等）

基准更新频率

  • 配置变更后：立即重新记录基准，确认变更影响
  • 定期更新：根据业务增长速度，每周 / 每月更新一次，适配数据量与访问模式变化

应用性能分析（Application Profiling）

  • 记录关键事件时间节点：函数调用、数据库交互、外部系统调用等
  • 量化各环节耗时：识别性能瓶颈是否来自数据库（如数据库调用占比 < 5%，优先优化应用其他模块）
  • 实现方式：通过开发环境工具、代码埋点或第三方插件采集数据

数据库故障的常见诱因

基础环境相关

  • 硬件问题：电源故障、RAID 阵列降级、网络适配器故障、内存 / CPU 故障（多为间歇性，难诊断）
  • 虚拟化环境：资源争用（与其他虚拟机共享 CPU / 内存 / 存储）、分配延迟导致应用超时
  • 操作系统问题：未及时打补丁、文件系统满、SELinux 等强制访问控制干扰、系统日志占用过多磁盘空间

软件与服务相关

  • 共存应用影响：同一服务器上的其他应用占用资源（CPU / 内存 / I/O）、引发安全漏洞
  • 网络故障：客户端与服务器连接中断、复制环境中主从网络延迟、防火墙 / 负载均衡故障
  • 应用程序问题：代码 bug 导致数据错误、低效算法（如大数据集本地排序）、频繁读取大文件

不可抗力因素

  • 自然灾害、机房断电等极端事件，需通过灾备方案（异地备份、多数据中心）应对

容量规划（Capacity Planning）

核心原则

  • 满足增长需求：预留足够资源应对用户量增长、数据量增加及业务峰值（如促销活动）
  • 避免过度配置：无需一次性添加冗余资源，平衡成本与可用性
  • 动态监控：跟踪资源使用趋势（内存、磁盘、CPU），提前扩容

表大小监控与计算

逻辑大小（数据 + 索引）

  • 查询 INFORMATION_SCHEMA.TABLES 表的 DATA_LENGTH（数据大小）和 INDEX_LENGTH（索引大小），求和得到逻辑大小

  • 示例：

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    SELECT TABLE_NAME AS `table`, DATA_LENGTH + INDEX_LENGTH AS `logical_size` 
FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES 
WHERE TABLE_SCHEMA='employees';

物理大小（磁盘占用）

  • 方法 1：查询 INFORMATION_SCHEMA.FILES 视图（适用于 InnoDB 表空间）

    1
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    SELECT FILE_NAME, TOTAL_EXTENTS * EXTENT_SIZE AS `size` 
FROM INFORMATION_SCHEMA.FILES 
WHERE FILE_NAME LIKE '%employees%';

  • 方法 2：直接读取文件系统（适用于独立表空间）

    运行

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2

    cd /var/lib/mysql/employees  # 进入数据库目录
ls -l *.ibd  # 查看各表的物理文件大小

扩展性策略

垂直扩展（Scaling Up）

  • 方式：增加单节点硬件资源（CPU 核心数、内存、存储 IOPS）
  • 优势：实施简单，无需修改应用架构
  • 适用场景：中小规模业务、读写压力集中在单节点

水平扩展（Scaling Out）

  • 方式：增加服务器节点，分散负载（如读写分离、数据分片、InnoDB Cluster）
  • 优势：突破单节点性能上限，提升可用性
  • 适用场景：高并发读写、超大规模数据存储（如 TB 级数据）

故障排查方法论

问题定位步骤

  1. 确认变更历史：近期是否修改过应用代码、数据库配置、硬件环境
  2. 判断问题持续性：是否已自行恢复（可能是瞬时负载高峰）
  3. 定位影响范围：特定应用功能、所有查询、特定表 / 数据库
  4. 收集关键信息：错误日志、慢查询日志、系统资源监控数据、应用报错信息
  5. 对比基准数据：找出与正常状态的差异（如 CPU 使用率翻倍、磁盘 IO 队列过长）

常见问题及解决方向

问题类型 典型原因 解决方向
配置错误 无效的 my.cnf 参数、权限配置错误 检查错误日志，恢复正确配置，记录配置变更
性能突降 业务峰值、批量操作、索引失效 查看慢查询日志，优化 SQL，临时扩容资源
数据不一致 应用 bug、复制冲突 修复应用代码，校验主从数据一致性

服务器变慢排查

慢查询分类与诱因

少数查询变慢

  • 原因：查询计划劣化（索引失效）、锁冲突、关联表数据量增长
  • 排查：用 EXPLAIN 分析查询计划，检查是否存在全表扫描、索引未命中

多数 / 所有查询变慢

  • 原因：服务器资源耗尽（CPU / 内存 / IO）、全局锁、复制延迟（从库）
  • 排查：查看系统资源监控，执行 SHOW PROCESSLIST 检查阻塞线程

单表相关查询变慢

  • 原因：表结构设计不合理（无主键）、索引缺失、数据量过大未分区
  • 排查：分析表结构与索引，考虑分区表或数据归档

排查工具与命令

  • SHOW PROCESSLIST：查看活跃线程状态，识别阻塞线程
  • mysqladmin extended-status：查看全局状态变量，分析资源使用情况
  • 慢查询日志：记录执行时间超过阈值的查询，定位低效 SQL
  • Performance Schema：跟踪线程等待、IO 耗时等底层指标

锁冲突与死锁处理

MySQL 锁类型

服务器级锁

  • 表锁：MyISAM 存储引擎默认锁机制，锁定整个表，并发度低
  • 元数据锁（MDL）：执行 DDL 时持有，阻止其他会话修改表结构

存储引擎级锁（InnoDB）

  • 行级锁：锁定单行数据，并发度高，支持共享锁（S 锁，读锁）和排他锁（X 锁，写锁）
  • 意向锁：表级锁，标识事务即将申请的行锁类型（IS 锁对应共享行锁，IX 锁对应排他行锁）
  • mutex 锁：底层资源锁（如日志文件、缓冲池），用于同步线程操作

锁冲突识别

查看阻塞线程

  • SHOW PROCESSLIST：状态列显示 “Waiting for table metadata lock”（元数据锁等待）或 “Searching rows for update”（行锁等待）

  • 示例：

    1

    SHOW PROCESSLIST;

通过系统表查询锁信息

  • INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX：查看所有运行中的事务

  • performance_schema.data_locks：查看当前持有和等待的锁

  • performance_schema.data_lock_waits：查看锁等待关系（谁阻塞了谁）

  • sys.innodb_lock_waits：简化的锁等待视图，直接显示阻塞线程和 SQL

    1

    SELECT * FROM sys.innodb_lock_waits\G

解决方法

  • 杀死阻塞线程：通过 KILL 命令终止持有锁的长时间运行线程（需谨慎，避免数据不一致）

    1

    KILL [线程ID];

  • 优化 SQL：减少长事务（如拆分大事务）、避免全表扫描（添加索引）

  • 调整隔离级别：读提交（READ COMMITTED）可减少幻读，降低锁冲突概率

  • 避免并发 DDL：在业务低峰期执行表结构修改

InnoDB 崩溃恢复

自动恢复机制

  • InnoDB 默认在服务器启动时自动执行崩溃恢复：
    1. 检查 redo 日志，恢复未写入数据文件的已提交事务
    2. 回滚未提交的事务
    3. 验证数据一致性，确保表空间无损坏

手动恢复（–innodb_force_recovery）

当自动恢复失败时，使用该参数强制启动服务器，提取数据后重建表。

操作步骤

  1. 备份数据目录：避免恢复过程中数据丢失

    1

    cp -r /var/lib/mysql /var/lib/mysql_backup

  2. 启动服务器并指定恢复级别（0-6，级别越高限制越多）

    1

    mysqld --innodb_force_recovery=1  # 从级别1开始尝试，逐步提升

  3. 导出数据：使用 mysqldump 导出受损表

    1

    mysqldump -u root -p employees > employees_backup.sql

  4. 停止服务器，删除受损数据目录，重建数据库并导入数据

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    mysqld_stop
rm -rf /var/lib/mysql/*
mysqld --initialize-insecure  # 初始化新数据目录
mysql -u root -p < employees_backup.sql  # 导入数据

恢复级别说明

  • 0：默认，自动恢复（无强制恢复）
  • 1-3：允许只读操作，逐步放宽恢复限制
  • 4-6：禁止写操作（INSERT/UPDATE/DELETE），仅用于数据导出，可能导致数据不一致

实践思路

  1. 定期备份：结合全量备份 + 增量备份，测试恢复流程，确保备份可用
  2. 监控常态化：实时跟踪系统资源、慢查询、锁冲突，设置告警阈值（如 CPU 使用率 > 80% 告警）
  3. 避免直接修改授权表：通过官方命令（CREATE USER、GRANT）管理权限，防止锁表或权限失效
  4. 规范变更流程：修改配置、表结构前先在测试环境验证，记录变更内容，便于回滚
  5. 优化索引与 SQL：定期分析慢查询，避免全表扫描，维护索引统计信息（ANALYZE TABLE）
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