MySQL：SQL性能分析

秒速五厘米 2022-12-11 12:13 135阅读 0赞

> **TIPS**
> 
>  *  本文基于MySQL 8.0

本文探讨如何深入SQL内部，去分析其性能，包括了三种方式：

*  SHOW PROFILE
 *  INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING
 *  PERFORMANCE\_SCHEMA

##### SHOW PROFILE #####

SHOW PROFILE是MySQL的一个性能分析命令，可以跟踪SQL各种资源消耗。使用格式如下：

SHOW PROFILE [type [, type] ... ]
        [FOR QUERY n]
        [LIMIT row_count [OFFSET offset]]
    
    type: {
        ALL                     显示所有信息
      | BLOCK IO                显示阻塞的输入输出次数
      | CONTEXT SWITCHES		显示自愿及非自愿的上下文切换次数
      | CPU						显示用户与系统CPU使用时间
      | IPC						显示消息发送与接收的次数
      | MEMORY					显示内存相关的开销，目前未实现此功能
      | PAGE FAULTS				显示页错误相关开销信息
      | SOURCE					列出相应操作对应的函数名及其在源码中的位置(行)
      | SWAPS					显示swap交换次数
    }

默认情况下，SHOW PROFILE只展示Status和Duration两列，如果想展示更多信息，可指定type。

使用步骤如下：

*  使用如下命令，查看是否支持SHOW PROFILE功能，yes标志支持。从MySQL 5.0.37开始，MySQL支持SHOW PROFILE。

select @@have_profiling;

*  查看当前是否启用了SHOW PROFILE，0表示未启用，1表示已启用

select @@profiling;

*  使用如下命令为当前会话开启或关闭性能分析，设成1表示开启，0表示关闭

set profiling = 1;

*  使用SHOW PROFILES命令，可为最近发送的SQL语句做一个概要的性能分析。展示的条目数目由profiling\_history\_size会话变量控制，该变量的默认值为15。最大值为100。将值设置为0具有禁用分析的实际效果。

-- 默认展示15条
    show profiles
    
    -- 使用profiling_history_size调整展示的条目数
    set profiling_history_size = 100;

*  使用show profile分析指定查询：

mysql> SHOW PROFILES;
    +----------+----------+--------------------------+
    | Query_ID | Duration | Query                    |
    +----------+----------+--------------------------+
    |        0 | 0.000088 | SET PROFILING = 1        |
    |        1 | 0.000136 | DROP TABLE IF EXISTS t1  |
    |        2 | 0.011947 | CREATE TABLE t1 (id INT) |
    +----------+----------+--------------------------+
    3 rows in set (0.00 sec)
    
    mysql> SHOW PROFILE;
    +----------------------+----------+
    | Status               | Duration |
    +----------------------+----------+
    | checking permissions | 0.000040 |
    | creating table       | 0.000056 |
    | After create         | 0.011363 |
    | query end            | 0.000375 |
    | freeing items        | 0.000089 |
    | logging slow query   | 0.000019 |
    | cleaning up          | 0.000005 |
    +----------------------+----------+
    7 rows in set (0.00 sec)
    
    -- 默认情况下，只展示Status和Duration两列，如果想展示更多信息，可指定type。
    mysql> SHOW PROFILE FOR QUERY 1;
    +--------------------+----------+
    | Status             | Duration |
    +--------------------+----------+
    | query end          | 0.000107 |
    | freeing items      | 0.000008 |
    | logging slow query | 0.000015 |
    | cleaning up        | 0.000006 |
    +--------------------+----------+
    4 rows in set (0.00 sec)
    
    -- 展示CPU相关的开销
    mysql> SHOW PROFILE CPU FOR QUERY 2;
    +----------------------+----------+----------+------------+
    | Status               | Duration | CPU_user | CPU_system |
    +----------------------+----------+----------+------------+
    | checking permissions | 0.000040 | 0.000038 |   0.000002 |
    | creating table       | 0.000056 | 0.000028 |   0.000028 |
    | After create         | 0.011363 | 0.000217 |   0.001571 |
    | query end            | 0.000375 | 0.000013 |   0.000028 |
    | freeing items        | 0.000089 | 0.000010 |   0.000014 |
    | logging slow query   | 0.000019 | 0.000009 |   0.000010 |
    | cleaning up          | 0.000005 | 0.000003 |   0.000002 |
    +----------------------+----------+----------+------------+
    7 rows in set (0.00 sec)

*  分析完成后，记得关闭掉SHOW PROFILE功能：

set profiling = 0;

> **TIPS**
> 
>  *  MySQL官方文档声明SHOW PROFILE已被废弃，并建议使用Performance Schema作为替代品。
>  *  在某些系统上，性能分析只有部分功能可用。比如，部分功能在Windows系统下无效（show profile使用了getrusage()这个API，而在Windows上将会返回false，因为Windows不支持这个API）；此外，性能分析是进程级的，而不是线程级的，这意味着其他线程的活动可能会影响到你看到的计时信息。

##### INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING #####

INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING用来做性能分析。它的内容对应SHOW PROFILE和SHOW PROFILES 语句产生的信息。除非设置了 `set profiling = 1;`，否则该表不会有任何数据。该表包括以下字段：

*  QUERY\_ID：语句的唯一标识
 *  SEQ：一个序号，展示具有相同QUERY\_ID值的行的显示顺序
 *  STATE：分析状态
 *  DURATION：在这个状态下持续了多久（秒）
 *  CPU\_USER，CPU\_SYSTEM：用户和系统CPU使用情况（秒）
 *  CONTEXT\_VOLUNTARY，CONTEXT\_INVOLUNTARY：发生了多少自愿和非自愿的上下文转换
 *  BLOCK\_OPS\_IN，BLOCK\_OPS\_OUT：块输入和输出操作的数量
 *  MESSAGES\_SENT，MESSAGES\_RECEIVED：发送和接收的消息数
 *  PAGE\_FAULTS\_MAJOR，PAGE\_FAULTS\_MINOR：主要和次要的页错误信息
 *  SWAPS：发生了多少SWAP
 *  SOURCE\_FUNCTION，SOURCE\_FILE，SOURCE\_LINE：当前状态是在源码的哪里执行的

> **TIPS**
> 
>  *  SHOW PROFILE本质上使用的也是INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING表；
>  *  INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING表已被废弃，在未来可能会被删除。未来将可使用Performance Schema替代，详见 “[Query Profiling Using Performance Schema][]”
>  *  下面两个SQL是等价的：
> 
>     SHOW PROFILE FOR QUERY 2;
>     
>     SELECT STATE, FORMAT(DURATION, 6) AS DURATION FROM
>     INFORMATION_SCHEMA.PROFILING WHERE QUERY_ID = 2 ORDER BY SEQ;

##### PERFORMANCE\_SCHEMA #####

PERFORMANCE\_SCHEMA是MySQL建议的性能分析方式，未来SHOW PROFILE、INFORMATION\_SCHEMA.PROFILING都会废弃。据笔者研究，PERFORMANCE\_SCHEMA在MySQL 5.6引入，因此，在MySQL 5.6及更高版本才能使用。可使用`SHOW VARIABLES LIKE 'performance_schema';` 查看启用情况，MySQL 5.7开始默认启用。

下面来用PERFORMANCE\_SCHEMA去实现SHOW PROFILE类似的效果：

*  查看是否开启性能监控

mysql> SELECT * FROM performance_schema.setup_actors;
    +------+------+------+---------+---------+
    | HOST | USER | ROLE | ENABLED | HISTORY |
    +------+------+------+---------+---------+
    | %    | %    | %    | YES     | YES     |
    +------+------+------+---------+---------+

默认是开启的。

*  你也可以执行类似如下的SQL语句，只监控指定用户执行的SQL：

mysql> UPDATE performance_schema.setup_actors
           SET ENABLED = 'NO', HISTORY = 'NO'
           WHERE HOST = '%' AND USER = '%';
    
    mysql> INSERT INTO performance_schema.setup_actors
           (HOST,USER,ROLE,ENABLED,HISTORY)
           VALUES('localhost','test_user','%','YES','YES');

这样，就只会监控localhost机器上test\_user用户发送过来的SQL。其他主机、其他用户发过来的SQL统统不监控。

*  执行如下SQL语句，开启相关监控项：

mysql> UPDATE performance_schema.setup_instruments
           SET ENABLED = 'YES', TIMED = 'YES'
           WHERE NAME LIKE '%statement/%';
    
    mysql> UPDATE performance_schema.setup_instruments
           SET ENABLED = 'YES', TIMED = 'YES'
           WHERE NAME LIKE '%stage/%';
           
    mysql> UPDATE performance_schema.setup_consumers
           SET ENABLED = 'YES'
           WHERE NAME LIKE '%events_statements_%';
    
    mysql> UPDATE performance_schema.setup_consumers
           SET ENABLED = 'YES'
           WHERE NAME LIKE '%events_stages_%';

*  使用开启监控的用户，执行SQL语句，比如：

*  执行如下SQL，获得语句的EVENT\_ID。

mysql> SELECT EVENT_ID, TRUNCATE(TIMER_WAIT/1000000000000,6) as Duration, SQL_TEXT
           FROM performance_schema.events_statements_history_long WHERE SQL_TEXT like '%10001%';
    +----------+----------+--------------------------------------------------------+
    | event_id | duration | sql_text                                               |
    +----------+----------+--------------------------------------------------------+
    |       31 | 0.028310 | SELECT * FROM employees.employees WHERE emp_no = 10001 |
    +----------+----------+--------------------------------------------------------+

这一步类似于 SHOW PROFILES。

*  执行如下SQL语句做性能分析，这样就可以知道这条语句各种阶段的信息了。

mysql> SELECT event_name AS Stage, TRUNCATE(TIMER_WAIT/1000000000000,6) AS Duration
           FROM performance_schema.events_stages_history_long WHERE NESTING_EVENT_ID=31;
    +--------------------------------+----------+
    | Stage                          | Duration |
    +--------------------------------+----------+
    | stage/sql/starting             | 0.000080 |
    | stage/sql/checking permissions | 0.000005 |
    | stage/sql/Opening tables       | 0.027759 |
    | stage/sql/init                 | 0.000052 |
    | stage/sql/System lock          | 0.000009 |
    | stage/sql/optimizing           | 0.000006 |
    | stage/sql/statistics           | 0.000082 |
    | stage/sql/preparing            | 0.000008 |
    | stage/sql/executing            | 0.000000 |
    | stage/sql/Sending data         | 0.000017 |
    | stage/sql/end                  | 0.000001 |
    | stage/sql/query end            | 0.000004 |
    | stage/sql/closing tables       | 0.000006 |
    | stage/sql/freeing items        | 0.000272 |
    | stage/sql/cleaning up          | 0.000001 |
    +--------------------------------+----------+

[Query Profiling Using Performance Schema]: https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/performance-schema-query-profiling.html