MySQL性能调优（三）：MySQL中的系统库（sys系统库、information_schema）

发布于：2025-04-18 ⋅ 阅读:(35) ⋅ 点赞:(0)

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MySQL性能调优

MySQL 性能调优是一个复杂且多维度的过程，下面从数据库设计、查询优化、配置参数调整、硬件优化几个方面为你介绍相关的调优方法。

数据库设计优化

  • 合理设计表结构：确保表结构遵循数据库设计范式，减少数据冗余，同时要根据实际业务需求灵活调整，避免过度范式化导致的查询复杂度过高。
  • 选择合适的数据类型：使用合适的数据类型可以减少存储空间，提高查询性能。例如，对于固定长度的字符串使用CHAR，对于可变长度的字符串使用VARCHAR；对于整数类型，根据取值范围选择合适的类型，如TINYINT、SMALLINT等。
  • 建立适当的索引：索引可以加快数据的查找速度，但过多的索引会增加写操作的开销，因此需要根据查询需求建立适当的索引。例如，对于经常用于WHERE子句、JOIN条件和ORDER BY子句的列，可以考虑创建索引。

查询优化

  • 避免全表扫描：尽量使用索引来避免全表扫描，例如在WHERE子句中使用索引列进行过滤。
  • 优化子查询：子查询可能会导致性能问题，可以考虑使用JOIN来替代子查询。
  • 减少不必要的列：在查询时只选择需要的列，避免使用SELECT *。

配置参数调整

  • 调整内存分配：根据服务器的硬件资源和业务需求，调整innodb_buffer_pool_size、key_buffer_size等参数，以提高缓存命中率。
  • 调整日志参数：根据业务需求调整log_bin、innodb_log_file_size等参数，以平衡数据安全性和性能。

硬件优化

  • 使用高速存储设备：如 SSD 可以显著提高磁盘 I/O 性能。
  • 增加内存：足够的内存可以减少磁盘 I/O，提高查询性能。

MySQL中的系统库

1.3.sys系统库

1.3.1.sys使用须知

sys系统库支持MySQL 5.6或更高版本，不支持MySQL 5.5.x及以下版本。

sys系统库通常都是提供给专业的DBA人员排查一些特定问题使用的，其下所涉及的各项查询或多或少都会对性能有一定的影响。

因为sys系统库提供了一些代替直接访问performance_schema的视图，所以必须启用performance_schema（将performance_schema系统参数设置为ON），sys系统库的大部分功能才能正常使用。

同时要完全访问sys系统库，用户必须具有以下数据库的管理员权限。

如果要充分使用sys系统库的功能，则必须启用某些performance_schema的功能。比如：

启用所有的wait instruments：

CALL sys.ps_setup_enable_instrument('wait');

image.png

启用所有事件类型的current表：

CALL sys.ps_setup_enable_consumer('current');

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注意： performance_schema的默认配置就可以满足sys系统库的大部分数据收集功能。启用所有需要功能会对性能产生一定的影响，因此最好仅启用所需的配置。

1.3.2.sys系统库使用

如果使用了USE语句切换默认数据库，那么就可以直接使用sys系统库下的视图进行查询，就像查询某个库下的表一样操作。也可以使用db_name.view_name、db_name.procedure_name、db_name.func_name等方式，在不指定默认数据库的情况下访问sys 系统库中的对象（这叫作名称限定对象引用）。

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在sys系统库下包含很多视图，它们以各种方式对performance_schema表进行聚合计算展示。这些视图大部分是成对出现的，两个视图名称相同，但有一个视图是带 x $前缀的.$

host_summary_by_file_io和 x$host_summary_by_file_io

代表按照主机进行汇总统计的文件I/O性能数据，两个视图访问的数据源是相同的，但是在创建视图的语句中，不带x$前缀的视图显示的是相关数值经过单位换算后的数据（单位是毫秒、秒、分钟、小时、天等），带 x$ 前缀的视图显示的是原始的数据（单位是皮秒）。image.png

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1.3.3.查看慢SQL语句慢在哪里

如果我们频繁地在慢查询日志中发现某个语句执行缓慢，且在表结构、索引结构、统计信息中都无法找出原因时，则可以利用sys系统库中的撒手锏：sys.session视图结合performance_schema的等待事件来找出症结所在。那么session视图有什么用呢？使用它可以查看当前用户会话的进程列表信息，看看当前进程到底再干什么，注意，这个视图在MySQL 5.7.9中才出现。

image.png

首先需要启用与等待事件相关功能：

call sys.ps_setup_enable_instrument('wait');
call sys.ps_setup_enable_consumer('wait');

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然后模拟一下：

一个session中执行

select sleep(30);

另外一个session中在sys库中查询：

select * from session where command='query' and conn_id !=connection_id()\G

image.png

image.png

查询表的增、删、改、查数据量和I/O耗时统计

select * from schema_table_statistics_with_buffer\G

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1.3.4.小结

除此之外，通过sys还可以查询查看InnoDB缓冲池中的热点数据、查看是否有事务锁等待、查看未使用的，冗余索引、查看哪些语句使用了全表扫描等等。

具体可以参考官网：MySQL :: MySQL 5.7 Reference Manual :: 26 MySQL sys Schema

1.4.information_schema

1.4.1.什么是information_schema

information_schema提供了对数据库元数据、统计信息以及有关MySQL Server信息的访问（例如：数据库名或表名、字段的数据类型和访问权限等）。该库中保存的信息也可以称为MySQL的数据字典或系统目录。

在每个MySQL 实例中都有一个独立的information_schema，用来存储MySQL实例中所有其他数据库的基本信息。information_schema库下包含多个只读表（非持久表），所以在磁盘中的数据目录下没有对应的关联文件，且不能对这些表设置触发器。虽然在查询时可以使用USE语句将默认数据库设置为information_schema，但该库下的所有表是只读的，不能执行INSERT、UPDATE、DELETE等数据变更操作。

针对information_schema下的表的查询操作可以替代一些SHOW查询语句（例如：SHOW DATABASES、SHOW TABLES等）。

注意：根据MySQL版本的不同，表的个数和存放是有所不同的。在MySQL 5.6版本中总共有59个表，在MySQL 5.7版本中，该schema下总共有61个表，

image.pngimage.png

在MySQL 8.0版本中，该schema下的数据字典表（包含部分原Memory引擎临时表）都迁移到了mysql schema下，且在mysql schema下这些数据字典表被隐藏，无法直接访问，需要通过information_schema下的同名表进行访问。

information_schema下的所有表使用的都是Memory和InnoDB存储引擎，且都是临时表，不是持久表，在数据库重启之后这些数据会丢失。在MySQL 的4个系统库中，information_schema也是唯一一个在文件系统上没有对应库表的目录和文件的系统库。

1.4.2.information_schema表分类

Server层的统计信息字典表

（1）COLUMNS

•　提供查询表中的列（字段）信息。

（2）KEY_COLUMN_USAGE

•　提供查询哪些索引列存在约束条件。

•　该表中的信息包含主键、唯一索引、外键等约束信息，例如：所在的库表列名、引用的库表列名等。该表中的信息与TABLE_CONSTRAINTS表中记录的信息有些类似，但TABLE_CONSTRAINTS表中没有记录约束引用的库表列信息，而KEY_COLUMN_USAGE表中却记录了TABLE_CONSTRAINTS表中所没有的约束类型。

（3）REFERENTIAL_CONSTRAINTS

•　提供查询关于外键约束的一些信息。

（4）STATISTICS

•　提供查询关于索引的一些统计信息，一个索引对应一行记录。

（5）TABLE_CONSTRAINTS

•　提供查询与表相关的约束信息。

（6）FILES

•　提供查询与MySQL的数据表空间文件相关的信息。

（7）ENGINES

•　提供查询MySQL Server支持的引擎相关信息。

（8）TABLESPACES

•　提供查询关于活跃表空间的相关信息（主要记录的是NDB存储引擎的表空间信息）。

•　注意：该表不提供有关InnoDB存储引擎的表空间信息。对于InnoDB表空间的元数据信息，请查询INNODB_SYS_TABLESPACES表和INNODB_SYS_DATAFILES表。另外，从MySQL 5.7.8开始，INFORMATION_SCHEMA.FILES表也提供查询InnoDB表空间的元数据信息。

（9）SCHEMATA

•　提供查询MySQL Server中的数据库列表信息，一个schema就代表一个数据库。

Server层的表级别对象字典表

（1）VIEWS

•　提供查询数据库中的视图相关信息。查询该表的账户需要拥有show view权限。

（2）TRIGGERS

•　提供查询关于某个数据库下的触发器相关信息。

（3）TABLES

•　提供查询与数据库内的表相关的基本信息。

（4）ROUTINES

•　提供查询关于存储过程和存储函数的信息（不包括用户自定义函数）。该表中的信息与mysql.proc中记录的信息相对应（如果该表中有值的话）。

（5）PARTITIONS

•　提供查询关于分区表的信息。

（6）EVENTS

•　提供查询与计划任务事件相关的信息。

（7）PARAMETERS

•　提供有关存储过程和函数的参数信息，以及有关存储函数的返回值信息。这些参数信息与mysql.proc表中的param_list列记录的内容类似。

Server层的混杂信息字典表

（1）GLOBAL_STATUS、GLOBAL_VARIABLES、SESSION_STATUS、

SESSION_VARIABLES

•　提供查询全局、会话级别的状态变量与系统变量信息。

（2）OPTIMIZER_TRACE

•　提供优化程序跟踪功能产生的信息。

•　跟踪功能默认是关闭的，使用optimizer_trace系统变量启用跟踪功能。如果开启该功能，则每个会话只能跟踪它自己执行的语句，不能看到其他会话执行的语句，且每个会话只能记录最后一条跟踪的SQL语句。

（3）PLUGINS

•　提供查询关于MySQL Server支持哪些插件的信息。

（4）PROCESSLIST

•　提供查询一些关于线程运行过程中的状态信息。

（5）PROFILING

•　提供查询关于语句性能分析的信息。其记录内容对应于SHOW PROFILES和SHOW PROFILE语句产生的信息。该表只有在会话变量 profiling=1时才会记录语句性能分析信息，否则该表不记录。

•　注意：从MySQL 5.7.2开始，此表不再推荐使用，在未来的MySQL版本中删除，改用Performance Schema代替。

（6）CHARACTER_SETS

•　提供查询MySQL Server支持的可用字符集。

（7）COLLATIONS

•　提供查询MySQL Server支持的可用校对规则。

（8）COLLATION_CHARACTER_SET_APPLICABILITY

•　提供查询MySQL Server中哪种字符集适用于什么校对规则。查询结果集相当于从SHOW COLLATION获得的结果集的前两个字段值。目前并没有发现该表有太大的作用。

（9）COLUMN_PRIVILEGES

•　提供查询关于列（字段）的权限信息，表中的内容来自mysql.column_priv列权限表（需要针对一个表的列单独授权之后才会有内容）。

（10）SCHEMA_PRIVILEGES

•　提供查询关于库级别的权限信息，每种类型的库级别权限记录一行信息，该表中的信息来自mysql.db表。

（11）TABLE_PRIVILEGES

•　提供查询关于表级别的权限信息，该表中的内容来自mysql.tables_priv表。

（12）USER_PRIVILEGES

•　提供查询全局权限的信息，该表中的信息来自mysql.user表。

10.2.4　InnoDB层的系统字典表

（1）INNODB_SYS_DATAFILES

•　提供查询InnoDB所有表空间类型文件的元数据（内部使用的表空间ID和表空间文件的路径信息），包括独立表空间、常规表空间、系统表空间、临时表空间和undo空间（如果开启了独立undo空间的话）。

•　该表中的信息等同于InnoDB数据字典内部SYS_DATAFILES表的信息。

（2）INNODB_SYS_VIRTUAL

•　提供查询有关InnoDB虚拟生成列和与之关联的列的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_VIRTUAL表的信息。该表中展示的行信息是与虚拟生成列相关联列的每个列的信息。

（3）INNODB_SYS_INDEXES

•　提供查询有关InnoDB索引的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_INDEXES表中的信息。

（4）INNODB_SYS_TABLES

•　提供查询有关InnoDB表的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_TABLES表的信息。

（5）INNODB_SYS_FIELDS

•　提供查询有关InnoDB索引键列（字段）的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_FIELDS表的信息。

（6）INNODB_SYS_TABLESPACES

•　提供查询有关InnoDB独立表空间和普通表空间的元数据信息（也包含了全文索引表空间），等同于InnoDB数据字典内部SYS_TABLESPACES表的信息。

（7）INNODB_SYS_FOREIGN_COLS

•　提供查询有关InnoDB外键列的状态信息，等同于InnoDB数据字典内部

SYS_FOREIGN_COLS表的信息。

（8）INNODB_SYS_COLUMNS

•　提供查询有关InnoDB表列的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部

SYS_COLUMNS表的信息。

（9）INNODB_SYS_FOREIGN

•　提供查询有关InnoDB外键的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_FOREIGN表的信息。

（10）INNODB_SYS_TABLESTATS

•　提供查询有关InnoDB表的较低级别的状态信息视图。 MySQL优化器会使用这些统计信息数据来计算并确定在查询InnoDB表时要使用哪个索引。这些信息保存在内存中的数据结构中，与存储在磁盘上的数据无对应关系。在InnoDB内部也无对应的系统表。

InnoDB层的锁、事务、统计信息字典表

（1）INNODB_LOCKS

•　提供查询InnoDB引擎中事务正在请求的且同时被其他事务阻塞的锁信息（即没有发生不同事务之间锁等待的锁信息，在这里是查看不到的。例如，当只有一个事务时，无法查看到该事务所加的锁信息）。该表中的内容可用于诊断高并发下的锁争用信息。

（2）INNODB_TRX

•　提供查询当前在InnoDB引擎中执行的每个事务（不包括只读事务）的信息，包括事务是否正在等待锁、事务什么时间点开始，以及事务正在执行的SQL语句文本信息等（如果有SQL语句的话）。

（3）INNODB_BUFFER_PAGE_LRU

•　提供查询缓冲池中的页面信息。与INNODB_BUFFER_PAGE表不同，INNODB_BUFFER_PAGE_LRU表保存有关InnoDB缓冲池中的页如何进入LRU链表，以及在缓冲池不够用时确定需要从中逐出哪些页的信息。

（4）INNODB_LOCK_WAITS

•　提供查询InnoDB事务的锁等待信息。如果查询该表为空，则表示无锁等待信息；如果查询该表中有记录，则说明存在锁等待，表中的每一行记录表示一个锁等待关系。在一个锁等待关系中包含：一个等待锁（即，正在请求获得锁）的事务及其正在等待的锁等信息、一个持有锁（这里指的是发生锁等待事务正在请求的锁）的事务及其所持有的锁等信息。

（5）INNODB_TEMP_TABLE_INFO

•　提供查询有关在InnoDB实例中当前处于活动状态的用户（只对已建立连接的用户有效，断开的用户连接对应的临时表会被自动删除）创建的InnoDB临时表的信息。它不提供查询优化器使用的内部InnoDB临时表的信息。该表在首次查询时创建。

（6）INNODB_BUFFER_PAGE

•　提供查询关于缓冲池中的页相关信息。

（7）INNODB_METRICS

•　提供查询InnoDB更为详细的性能信息，是对InnoDB的performance_schema的补充。通过对该表的查询，可用于检查InnoDB的整体健康状况，也可用于诊断性能瓶颈、资源短缺和应用程序的问题等。

（8）INNODB_BUFFER_POOL_STATS

•　提供查询一些InnoDB缓冲池中的状态信息，该表中记录的信息与SHOW ENGINEINNODB STATUS语句输出的缓冲池统计部分信息类似。另外，InnoDB缓冲池的一些状态变量也提供了部分相同的值。

InnoDB层的全文索引字典表

（1）INNODB_FT_CONFIG

（2）INNODB_FT_BEING_DELETED

（3）INNODB_FT_DELETED

（4）INNODB_FT_DEFAULT_STOPWORD

（5）INNODB_FT_INDEX_TABLE

InnoDB层的压缩相关字典表

（1）INNODB_CMP和INNODB_CMP_RESET

•　这两个表中的数据包含了与压缩的InnoDB表页有关的操作状态信息。表中记录的数据为测量数据库中的InnoDB表压缩的有效性提供参考。

（2）INNODB_CMP_PER_INDEX和INNODB_CMP_PER_INDEX_RESET

•　这两个表中记录了与InnoDB压缩表数据和索引相关的操作状态信息，对数据库、表、索引的每个组合使用不同的统计信息，以便为评估特定表的压缩性能和实用性提供参考数据。

（3）INNODB_CMPMEM和INNODB_CMPMEM_RESET

•　这两个表中记录了InnoDB缓冲池中压缩页的状态信息，为测量数据库中InnoDB表压缩的有效性提供参考。

1.4.3.information_schema应用

查看索引列的信息

INNODB_SYS_FIELDS表提供查询有关InnoDB索引列（字段）的元数据信息，等同于InnoDB数据字典中SYS_FIELDS表的信息。

INNODB_SYS_INDEXES表提供查询有关InnoDB索引的元数据信息，等同于InnoDB数据字典内部SYS_INDEXES表中的信息。

INNODB_SYS_TABLES表提供查询有关InnoDB表的元数据信息，等同于InnoDB数据字典中SYS_TABLES表的信息。

假设需要查询lijin库下的InnoDB表order_exp的索引列名称、组成和索引列顺序等相关信息，

image.png

image.png

则可以使用如下SQL语句进行查询

SELECT
	t. NAME AS d_t_name,
	i. NAME AS i_name,
	i.type AS i_type,
	i.N_FIELDS AS i_column_numbers,
	f. NAME AS i_column_name,
	f.pos AS i_position
FROM
	INNODB_SYS_TABLES AS t
JOIN INNODB_SYS_INDEXES AS i ON t.TABLE_ID = i.TABLE_ID
LEFT JOIN INNODB_SYS_FIELDS AS f ON i.INDEX_ID = f.INDEX_ID
WHERE
	t. NAME = 'lijin/order_exp';

image.png

结果中的列都很好理解，唯一需要额外解释的是i_type(INNODB_SYS_INDEXES.type)，它是表示索引类型的数字ID：

0 =二级索引

1=集群索引

2 =唯一索引

3 =主键索引

32 =全文索引

64 =空间索引

128 =包含虚拟生成列的二级索引。

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