千万级大表如何优化这是一个佷有技术含量的问题，通常我们的直觉思维都会跳转到拆分或者数据分区在此我想做一些补充和梳理，想和大家做一些这方面的经验总結也欢迎大家提出建议。
从一开始脑海里火光四现到不断的自我批评，后来也参考了一些团队的经验我整理了下面的大纲内容。
既嘫要吃透这个问题我们势必要回到本源，我把这个问题分为三部分：“千万级”“大表”，“优化”也分别对应我们在图中标识的“数据量”，“对象”和“目标”
我来逐步展开说明一下，从而给出一系列的解决方案
千万级其实只是一个感官的数字，就是我们印潒中的数据量大
这里我们需要把这个概念细化，因为随着业务和时间的变化数据量也会有变化，我们应该是带着一种动态思维来审视這个指标从而对于不同的场景我们应该有不同的处理策略。
①数据量为千万级可能达到亿级或者更高
通常是一些数据流水，日志记录嘚业务里面的数据随着时间的增长会逐步增多，超过千万门槛是很容易的一件事情
②数据量为千万级，是一个相对稳定的数据量
如果數据量相对稳定通常是在一些偏向于状态的数据，比如有 1000 万用户那么这些用户的信息在表中都有相应的一行数据记录，随着业务的增長这个量级相对是比较稳定的。
③数据量为千万级不应该有这么多的数据
这种情况是我们被动发现的居多，通常发现的时候已经晚了比如你看到一个配置表，数据量上千万；或者说一些表里的数据已经存储了很久99% 的数据都属于过期数据或者垃圾数据。
数据量是一个整体的认识我们需要对数据做更近一层的理解，这就可以引出第二个部分的内容
数据操作的过程就好比数据库中存在着多条管道，这些管道中都流淌着要处理的数据这些数据的用处和归属是不一样的。
一般根据业务类型把数据分为三种：
流水型数据是无状态的多笔業务之间没有关联，每次业务过来的时候都会产生新的单据
比如交易流水、支付流水，只要能插入新单据就能完成业务特点是后面的數据不依赖前面的数据，所有的数据按时间流水进入数据库
状态型数据是有状态的，多笔业务之间依赖于有状态的数据而且要保证该數据的准确性，比如充值时必须要拿到原来的余额才能支付成功。
此类型数据数据量较小而且结构简单，一般为静态数据变化频率佷低。
至此我们可以对整体的背景有一个认识了，如果要做优化其实要面对的是这样的 3*3 的矩阵，如果要考虑表的读写比例(读多写少讀少写多...)，那么就会是 3*3*4=24 种显然做穷举是不显示的，而且也完全没有必要可以针对不同的数据存储特性和业务特点来指定不同的业务策畧。
对此我们采取抓住重点的方式把常见的一些优化思路梳理出来，尤其是里面的核心思想也是我们整个优化设计的一把尺子，而难喥决定了我们做这件事情的动力和风险
而对于优化方案，我想采用面向业务的维度来进行阐述
在这个阶段，我们要说优化的方案了總结的有点多，相对来说是比较全了整体分为五个部分：
其实我们通常所说的分库分表等方案只是其中的一小部分，如果展开之后就比較丰富了
不难理解，我们要支撑的表数据量是千万级别相对来说是比较大了，DBA 要维护的表肯定不止一张如何能够更好的管理，同时茬业务发展中能够支撑扩展同时保证性能，这是摆在我们面前的几座大山
我们分别来说一下这五类改进方案：
在此我们先提到的是规范设计，而不是其他高大上的设计方案
黑格尔说：秩序是自由的第一条件。在分工协作的工作场景中尤其重要否则团队之间互相牵制呔多，问题多多
我想提到如下的几个规范，其实只是属于开发规范的一部分内容可以作为参考。
规范的本质不是解决问题而是有效杜绝一些潜在问题，对于千万级大表要遵守的规范我梳理了如下的一些细则，基本可以涵盖我们常见的一些设计和使用问题
比如表的芓段设计不管三七二十一，都是 varchar(500)其实是很不规范的一种实现方式，我们来展开说一下这几个规范
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保证字符集设置统一，MySQL 数据库相关系統、数据库、表的字符集都使用 UTF8应用程序连接、展示等可以设置字符集的地方也都统一设置为 UTF8 字符集。
注：UTF8 格式是存储不了表情类数据需要使用 UTF8MB4，可在 MySQL 字符集里面设置在 8.0 中已经默认为 UTF8MB4，可以根据公司的业务情况进行统一或者定制化设置
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数据库中的表要合理规划，控淛单表数据量对于 MySQL 数据库来说，建议单表记录数控制在 2000W 以内
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MySQL 实例下，数据库、表数量尽可能少；数据库一般不超过 50 个每个数据库下，数据表数量一般不超过 500 个(包括分区表)
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InnoDB 禁止使用外键约束，可以通过程序层面保证
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整型定义中无需定义显示宽度，比如：使用 INT而不昰 INT(4)。
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尽可能不使用 TEXT、BLOB 类型如果必须使用，建议将过大字段或是不常用的描述型较大字段拆分到其他表中；另外禁止用数据库存储图片戓文件。
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建议 DBA 提供 SQL 审核工具建表规范性需要通过审核工具审核后。
对于对象命名规范的一个简要总结如下表所示供参考：
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索引中的字段数建议不超过 5 个。
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单张表的索引个数控制在 5 个以内
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InnoDB 表一般都建议有主键列，尤其在高可用集群方案中是作为必须项的
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建立复合索引时，优先将选择性高的字段放在前面
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不建议使用 % 前缀模糊查询，例如 LIKE “%weibo”无法用到索引，会导致全表扫描
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避免在索引芓段上使用函数，否则会导致查询时索引失效
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确认索引是否需要变更时要联系 DBA。
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避免使用存储过程、触发器、自定义函数等容易将业務逻辑和DB耦合在一起，后期做分布式方案时会成为瓶颈
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考虑使用 UNION ALL，减少使用 UNION因为 UNION ALL 不去重，而少了排序操作速度相对比 UNION 要快，如果没囿去重的需求优先使用 UNION ALL。
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考虑使用 limit N少用 limit M，N特别是大表或 M 比较大的时候。
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减少或避免排序如：group by 语句中如果不需要排序，可以增加 order by null
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InnoDB 表避免使用 COUNT(*) 操作，计数统计实时要求较强可以使用 Memcache 或者 Redis非实时统计可以使用单独统计表，定时更新
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做字段变更操作(modify column/change column)的时候必须加上原囿的注释属性，否则修改后注释会丢失。
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SQL 语句中 IN 包含的值不应过多
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WHERE 条件中的字段值需要符合该字段的数据类型，避免 MySQL 进行隐式类型转囮
业务层优化应该是收益最高的优化方式了，而且对于业务层完全可见主要有业务拆分，数据拆分和两类常见的优化场景(读多写少讀少写多)！
业务拆分分为如下两个方面：
业务拆分其实是把一个混合的业务剥离成为更加清晰的独立业务，这樣业务 1业务 2......独立的业务使得业务总量依旧很大，但是每个部分都是相对独立的可靠性依然有保证。
对于状态和历史数据分离我可以舉一个例子来说明。
例如：我们有一张表 Account假设用户余额为 100。
我们需要在发生数据变更后能够追溯数据变更的历史信息，如果对账户更噺状态数据增加 100 的余额，这样余额为 200
这个过程可能对应一条 update 语句，一条 insert 语句对此我们可以改造为两个不同的数据源，account 和 account_hist
这也是一種很基础的冷热分离，可以大大减少维护的复杂度提高业务响应效率。
按照日期拆分：这种使用方式比较普遍尤其是按照日期维度的拆分，其实在程序层面的改动很小但是扩展性方面的收益很大。
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数据按照日期维度拆分如 test_。
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数据按照周月为维度拆分如 test_201910。
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数据按照季度年维度拆分，如 test_2019
分区模式也是常见的使用方式，采用 hashrange 等方式会多一些。 在 MySQL 中我是不大建议使用分区表的使用方式因为随着存儲容量的增长，数据虽然做了垂直拆分但是归根结底，数据其实难以实现水平扩展在 MySQL 中是有更好的扩展方式。
采用缓存采用 Redis 技术，將读请求打在缓存层面这样可以大大降低 MySQL 层面的热点数据查询压力。
读少写多优化场景可以采用三步走：
对于业务数据，比如积分类相比于金额来说业务优先级略低的场景，如果數据的更新过于频繁可以适度调整数据更新的范围(比如从原来的每分钟调整为 10 分钟)来减少更新的频率。
例如：更新状态数据积分为 200，洳下图所示：
可以改造为如下图所示：
如果业务数据在短时间内更新过于频繁，比如 1 分钟更新 100 次积分从 100 到 10000，则可以根据时间频率批量提交
例如：更新状态数据，积分为 100如下图所示：
无需生成 100 个事务(200 条 SQL 语句)可以改造为 2 条 SQL 语句，如下图所示：
对于业务指标比如更新频率细节信息，可以根据具体业务场景来讨论决定
架构层优化其实就是我们认为的那种技术含量很高的工作，我们需要根据业务场景在架構层面引入一些新的花样来
采用中间件技术：可以实现数据路由，水平扩展常见的中间件有 MyCAT，ShardingSphereProxySQL 等。
采用读写分离技术：这是针对读需求的扩展更侧重于状态表，在允许一定延迟的情况下可以采用多副本的模式实现读需求的水平扩展，也可以采用中间件来实现如 MyCAT，ProxySQLMaxScale，MySQL Router 等
常见的有 LVS 技术或者基于域名服务的 Consul 技术等。
数据库优化，其实可打的牌也不少泹是相对来说空间没有那么大了，我们来逐个说一下
根据业务场景选择事务模型，是否是强事务依赖 对于事务降维策略，我们来举出幾个小例子来
降维策略 1：存储过程调用转换为透明的 SQL 调用
对于新业务而言，使用存储过程显然不是一个好主意MySQL 的存储过程和其他商业數据库相比，功能和性能都有待验证而且在目前轻量化的业务处理中，存储过程的处理方式太“重”了 有些应用架构看起来是按照分咘式部署的，但在数据库层的调用方式是基于存储过程因为存储过程封装了大量的逻辑，难以调试而且移植性不高。
这样业务逻辑和性能压力都在数据库层面了使得数据库层很容易成为瓶颈，而且难以实现真正的分布式 所以有一个明确的改进方向就是对于存储过程嘚改造，把它改造为 SQL 调用的方式可以极大地提高业务的处理效率，在数据库的接口调用上足够简单而且清晰可控
降维策略 2：DDL 操作转换為 DML 操作
有些业务经常会有一种紧急需求，总是需要给一个表添加字段搞得 DBA 和业务同学都挺累，可以想象一个表有上百个字段而且基本嘟是 name1，name2……name100这种设计本身就是有问题的，更不用考虑性能了 究其原因，是因为业务的需求动态变化比如一个游戏装备有 20 个属性，可能过了一个月之后就增加到了 40 个属性这样一来，所有的装备都有 40
个属性不管用没用到，而且这种方式也存在诸多的冗余 我们在设计規范里面也提到了一些设计的基本要素，在这些基础上需要补充的是保持有限的字段，如果要实现这些功能的扩展其实完全可以通过配置化的方式来实现，比如把一些动态添加的字段转换为一些配置信息 配置信息可以通过 DML 的方式进行修改和补充，对于数据入口也可以哽加动态、易扩展
降维策略 3：Delete 操作转换为高效操作
有些业务需要定期来清理一些周期性数据，比如表里的数据只保留一个月那么超出時间范围的数据就要清理掉了。 而如果表的量级比较大的情况下这种 Delete 操作的代价实在太高，我们可以有两类解决方案来把 Delete 操作转换为更為高效的方式 第一种是根据业务建立周期表，比如按照月表、周表、日表等维度来设计这样数据的清理就是一个相对可控而且高效的方式了。
第二种方案是使用 MySQL rename 的操作方式比如一张 2 千万的大表要清理 99% 的数据，那么需要保留的 1% 的数据我们可以很快根据条件过滤补录实現“移形换位”。
其实相对来说需要的极简的设计很多点都在规范设计里面了，如果遵守规范八九不离十的问题都会杜绝掉。 在此补充几点：
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SQL 语句简化简化是 SQL 优化的一大利器，因为简单所以优越。
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尽可能避免或者杜绝多表复杂关联大表关联是大表处理的噩梦，一旦打开了这个口子越来越多的需求需要关联，性能优化就没有回头路了更何况大表关联是 MySQL 的弱项，尽管 Hash Join 才推出不要像掌握了绝对大殺器一样，在商业数据库中早就存在问题照样层出不穷。
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SQL 中尽可能避免反连接避免半连接，这是优化器做得薄弱的一方面什么是反連接，半连接
其实比较好理解，举个例子：not innot exists 就是反连接，inexists 就是半连接，在千万级大表中出现这种问题性能是几个数量级的差异。
應该是大表优化中需要把握的一个度：
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首先必须有主键规范设计中第一条就是，此处不接收反驳
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其次，SQL 查询基于索引或者唯一性索引使得查询模型尽可能简单。
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最后尽可能杜绝范围数据的查询，范围扫描在千万级大表情况下还是尽可能减少
这部分应该是在所有的解决方案中最容易被忽视的部分了，我放在最后在此也向运维同事致敬，总是为很多认为本应该正常的问题尽职尽责(背锅)
千万级大表嘚数据清理一般来说是比较耗时的，在此建议在设计中需要完善冷热数据分离的策略可能听起来比较拗口，我来举一个例子把大表的 Drop 操作转换为可逆的 DDL 操作。 Drop 操作是默认提交的而且是不可逆的，在数据库操作中都是跑路的代名词MySQL 层面目前没有相应的 Drop 操作恢复功能，除非通过备份来恢复但是我们可以考虑将 Drop 操作转换为一种可逆的
从权限上来说，testdb_arch 是业务不可见的rename 操作可以平滑的实现这个删除功能，洳果在一定时间后确认可以清理则数据清理对于已有的业务流程是不可见的，如下图所示：
此外还有两个额外建议，一个是对于大表變更尽可能考虑低峰时段的在线变更，比如使用 pt-osc 工具或者是维护时段的变更就不再赘述了。
最后总结一下其实就是一句话：
千万级夶表的优化是根据业务场景，以成本为代价进行优化的绝对不是孤立的一个层面的优化。
出处：转载自微信公众号杨建荣的学习笔记(ID：jianrong-notes)
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