国慶節と中秋節スペシャル (5) MySQL のパフォーマンスを調整するには? 次の記事

5. データベースのメンテナンス

5.1 テーブルの最適化
テーブルを最適化する目的は、クエリ速度を向上させ、ストレージ領域を削減することです。テーブルを最適化するために一般的に使用されるいくつかの方法を次に示します。

インデックスの追加: クエリ条件で頻繁に使用される列にインデックスを追加して、クエリを高速化します。ただし、インデックスが多すぎると、挿入および更新操作が遅くなる可能性があることに注意してください。
冗長な列を削除する: ストレージ容量を減らすために、使用されなくなった列を削除します。
列の結合: 複数の列を 1 つの列に結合して、記憶域スペースを削減し、クエリ速度を向上させます。
パーティションテーブル: クエリ速度を向上させ、管理を容易にするために、特定のルールに従って大きなテーブルを複数の小さなテーブルに分割します。
5.2 インデックスの再構築インデックスを
再構築すると、インデックスの断片が排除され、クエリ速度が向上します。インデックスを再構築する方法は次のとおりです。
DBCC DBREINDEX コマンド: DBCC DBREINDEX ('テーブル名', 'インデックス名', 100) を使用します。
SQL Server Management Studio を使用する場合: テーブル名を右クリックし、[インデックスの再構築] を選択します。
5.3 フラグメントのクリーンアップ
データが追加、削除、変更されると、インデックスがフラグメント化され、クエリの速度に影響を与える場合があります。インデックスの断片化をクリーンアップする方法は次のとおりです。
DBCC INDEXDEFRAG コマンド: DBCC INDEXDEFRAG ('テーブル名', 'インデックス名') を使用します。
SQL Server Management Studio を使用する場合: テーブル名を右クリックし、[インデックスの再構築] を選択します。
5.4 データの並べ替え
データの並べ替えには、データの並べ替えとインデックスの並べ替えが含まれます。データは次のように構成されます。
DBCC DBREINDEX コマンド: DBCC DBREINDEX ('テーブル名', 'インデックス名', 100) を使用します。
SQL Server Management Studio を使用する場合: テーブル名を右クリックし、[インデックスの再構築] を選択します。
5.5 データ圧縮
データ圧縮により、ストレージ容量が削減され、クエリ速度が向上します。データがどのように圧縮されるかは次のとおりです。
SQL Server Management Studio を使用する場合: テーブル名を右クリックし、[圧縮] を選択します。
DBCC COMRESS コマンド: DBCC COMRESS ('テーブル名', 'インデックス名') を使用します。

6. データベースチューニングツール

6.1 MySQL パフォーマンス分析ツール
MySQL パフォーマンス分析ツールには主に次のものが含まれます。

show,profile: このコマンドは SQL のさまざまなリソース消費を追跡できます。使用形式は次のとおりです: show,profile,[type,[,type],…,]。
EXPLAIN: EXPLAIN コマンドを使用してクエリステートメントの実行計画を分析し、パフォーマンスのボトルネックを特定します。
SHOW PROFILE: このコマンドは、さまざまなリソースの使用状況を含む、データベース内のパフォーマンス統計を表示できます。
SHOW STATUS: このコマンドは、接続数、クエリキャッシュ、ロック、その他の情報を含むデータベースの実行ステータスを表示できます。
スロークエリログ: スロークエリログには、実行に時間がかかるクエリステートメントを記録できるため、開発者はパフォーマンスの問題を特定しやすくなります。
6.2 スロークエリログ分析
スロークエリログ分析は、データベース内で実行に時間がかかるクエリステートメントを見つけて、対象を絞った最適化を実行するのに役立ちます。スロークエリログを分析するときは、次の点に注意する必要があります。
低速クエリログ内のクエリステートメントにパフォーマンスの問題があるかどうかを確認します。一部のクエリは実行に時間がかかりますが、通常のビジネス要件である可能性があります。
遅いクエリステートメントのパフォーマンス分析を実行するには、EXPLAIN コマンドを使用して実行計画を表示するか、パフォーマンス分析ツールを使用して分析します。
パフォーマンスの問題に対処するには、インデックスの調整、クエリステートメントの最適化など、遅いクエリステートメントを最適化します。
6.3 パフォーマンス監視ツール
パフォーマンス監視ツールを使用すると、データベースのパフォーマンスをリアルタイムで監視できます。一般的なパフォーマンス監視ツールには次のものがあります。
MySQL Workbench: MySQL Workbench は、パフォーマンス監視機能が組み込まれた MySQL の公式管理ツールです。
パフォーマンススキーマ: パフォーマンススキーマは、MySQL 5.1 バージョンで導入された新しいパフォーマンス監視ツールであり、より詳細なパフォーマンス統計を提供できます。
Monyog: Monyog は、データベースのパフォーマンスデータをリアルタイムで表示できるオープンソースの MySQL パフォーマンス監視ツールです。
iostat、vmstat: これら 2 つのツールは、オペレーティングシステムレベルのパフォーマンスデータを監視でき、データベースのパフォーマンスの問題の分析にも役立ちます。
上記のパフォーマンス分析ツールと方法を通じて、データベース内のパフォーマンスのボトルネックを特定し、対象を絞った最適化を実行してデータベースの運用効率を向上させることができます。

7. データベースアーキテクチャの最適化

7.1 データベースシャーディングとテーブルシャーディング
データベースシャーディングとテーブルシャーディングは一般的なデータベースアーキテクチャの最適化手法であり、主に単一データベースの収容能力が限られている問題を解決するために使用されます。サブデータベースとテーブルは、機能や使用頻度が異なるデータ列に応じて異なるテーブルに配置できます。たとえば、頻繁に使用されるフィールドを 1 つのテーブルに配置し、あまり使用されないフィールドを別のテーブルに配置します。クエリ中に複数テーブルの結合クエリが使用され、Redis ストレージと組み合わせることができます。この最適化方法により、データベースの読み取りおよび書き込みパフォーマンスが向上し、データベースのストレージ容量要件が削減されますが、実装プロセス中に特定のビジネスに応じて分割して調整する必要がある場合があります。
7.2 読み取りと書き込みの分離読み取り
と書き込みの分離とは、データベースのパフォーマンスを向上させるために、データベースの読み取り操作と書き込み操作を別々に処理することを指します。実際のアプリケーションでは、通常、書き込み操作よりも読み取り操作の方がはるかに多くなります。読み取り操作と書き込み操作を分離することで、読み取り操作を複数のスレーブレプリカ (スレーブレプリケーション) に割り当て、マスターデータベース (マスター) が書き込み操作を担当することができます。これにより、データベースの読み取り能力が効果的に向上し、メインデータベースへの負荷が軽減されます。読み取りと書き込みの分離を実装するには、マスターとスレーブの同期やデータの一貫性などの問題を考慮する必要があります。
7.3 負荷分散
負荷分散とは、データベースの負荷を複数のサーバーに分散して、データベース全体のパフォーマンスを向上させることを指します。負荷分散は、単一データベースの処理能力が限られているという問題を効果的に解決し、データベースの応答速度を向上させることができます。負荷分散を実装するには、ポーリング方式、最小接続数方式、最速応答方式など、さまざまな方式があります。負荷分散を実装するには、リクエストを分散する方法、データの一貫性を確保する方法、データベースのパフォーマンスを監視する方法などの問題を考慮する必要があります。
つまり、データベースアーキテクチャの最適化は複雑なプロセスであり、実際の状況に応じて調整する必要があります。データベースのシャーディング、読み取りと書き込みの分離、負荷分散などの方法にはすべて独自の長所と短所があり、特定のビジネスニーズに基づいて選択して実装する必要があります。同時に、データベースの安定した運用を確保するには、データの整合性、パフォーマンスの監視、保守コストなどの問題も考慮する必要があります。

8. コードレベルの最適化

8.1 クエリロジックの最適化
クエリロジックの最適化は、データベースのパフォーマンスを向上させる重要な手段です。次の側面を通じて最適化できます。

SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE などの適切なクエリメソッドを使用します。
クエリによって返されるデータの量を減らし、LIMIT を使用して返される結果の数を制限します。
インデックスカバレッジクエリを使用して、クエリの効率を向上させます。
SELECT * の使用を避け、代わりに特に必要なフィールドを選択してください。
8.2 N+1 問題の回避
N+1 問題は、複数テーブルの結合クエリを実行するときに、各テーブルが 1 回クエリされることになり、クエリ効率が低下することを意味します。N+1 問題を回避するには、次の措置を講じることができます。
JOIN ステートメントを使用して、複数テーブルの結合クエリを実行し、複数のテーブルからのクエリ結果をマージします。
バッチクエリを使用して複数のテーブルを一度にクエリし、クエリの数を減らします。
ビューを使用して複数のテーブルからのクエリ結果をマージし、クエリの効率を向上させます。
8.3 フルテーブルスキャンの回避
フルテーブルスキャンとは、クエリ中にインデックスを使用せずにテーブル全体を直接スキャンすることを指します。テーブル全体をスキャンすると、クエリのパフォーマンスが大幅に低下する可能性があります。テーブル全体のスキャンを回避するには、次の措置を講じることができます。
よく使用されるクエリフィールドにインデックスを追加して、クエリの効率を向上させます。
SELECT * の使用を避け、代わりに特に必要なフィールドを選択してください。
WHERE 句を使用してデータをフィルタリングし、クエリによって返されるデータの量を減らします。
8.4 データベースへのアクセス数を減らす
データベースへのアクセス数を減らすことが、データベースのパフォーマンスを向上させる鍵となります。次の側面を通じて最適化できます。
キャッシュテクノロジを使用して、頻繁に使用されるデータをメモリにキャッシュし、データベースアクセスの数を削減します。
バッチ挿入、更新、および削除を使用して、複数のレコードを一度に処理し、データベースアクセスの数を減らします。
トランザクションを使用して複数の操作を 1 つのトランザクションに結合し、データベースアクセスの数を減らします。
準備されたステートメントを使用して、繰り返し実行される SQL ステートメントをプリコンパイルし、実行効率を向上させます。
つまり、コードレベルの最適化はデータベースのパフォーマンスを向上させる重要な方法です。データベースのパフォーマンスは、クエリロジックの最適化、N+1 問題の回避、テーブル全体のスキャンの回避、データベースアクセス数の削減によって効果的に向上できます。同時に、データベースの安定した運用を確保するために、データベースアーキテクチャの最適化、データベースのメンテナンスなどにも注意を払う必要があります。

9. ハードウェアレベルの最適化

9.1 適切なハードウェアの選択
適切なハードウェアを選択することは、データベースのパフォーマンスを向上させるための基礎です。ハードウェアを選択するときは、次の点を考慮する必要があります。

CPU: データベース処理能力を向上させるために、マルチコアの高周波数 CPU を選択します。
メモリ: メモリ容量を増やしてデータベースキャッシュ機能を向上させます。
ディスク: データベースのストレージ容量を向上させるには、高速で大容量のディスクを選択します。
ネットワークカード: データベースのネットワーク転送能力を向上させるには、高速、高帯域幅のネットワークカードを選択します。
9.2 SSD の使用
ソリッドステートドライブ (SSD) を使用すると、データベースのパフォーマンスが大幅に向上します。SSD は、高速な読み取りおよび書き込み速度、強力なランダムアクセス能力、優れた耐衝撃性という特徴を備えており、データベースの読み取りおよび書き込み速度と安定性を効果的に向上させることができます。実際のアプリケーションでは、データベースの一時テーブル、インデックスなどを SSD に保存して、データベースのパフォーマンスを向上させることができます。
9.3 ネットワークの最適化
ネットワークの最適化は、データベースのパフォーマンスを向上させる重要な手段です。次の側面を通じて最適化できます。
TCP/IP、UDP などの適切なネットワークプロトコルを選択して、ネットワーク伝送効率を向上させます。
ネットワークキャッシュを使用して、よく使用されるデータをメモリにキャッシュし、ネットワーク送信の数を減らします。
データベース接続を最適化し、ネットワーク遅延とパケット損失を削減します。
負荷分散を使用してデータベース要求を複数のサーバーに分散し、単一サーバーへの負荷を軽減します。
つまり、ハードウェアレベルの最適化は、データベースのパフォーマンスを向上させるための基礎です。データベースのパフォーマンスは、適切なハードウェアの選択、SSD の使用、ネットワークの最適化などの方法によって効果的に向上できます。同時に、データベースの安定した動作を確保するために、データベースアーキテクチャの最適化、コードの最適化などの側面にも注意を払う必要があります。

10. データベースのセキュリティ

10.1 アクセス許可制御
アクセス許可制御は、データベースのセキュリティを確保するための重要な手段です。データベース利用者の権限を管理することで、不正な操作を防止し、データの安全性を確保します。具体的な対策としては以下が挙げられます。

管理者、オペレーター、オブザーバーなどのデータベースユーザーに適切な役割と権限を割り当てます。
特定のテーブルやフィールドへのアクセス権を制限するなど、データベースユーザーの操作範囲を制限します。
データベース利用者の操作記録を定期的に監査し、異常な動作を検知し、対処します。
10.2 SQL インジェクションの防止
SQL インジェクションは一般的なセキュリティ脆弱性であり、攻撃者は SQL ステートメントに悪意のあるコードを挿入することによってデータを盗んだり改ざんしたりします。SQL インジェクションを防ぐ方法には次のようなものがあります。
ユーザーが入力したデータをフィルタリングおよび検証して、データが期待される形式に準拠していることを確認します。
インジェクション攻撃を防ぐために、プリペアドステートメントを使用してパラメーターを SQL ステートメントから分離します。
不要なサービスの終了や接続数の制限など、データベースのセキュリティ強化を行います。
10.3 クロスサイトスクリプティング
攻撃の防止クロスサイトスクリプティング (XSS) は、一般的なネットワークセキュリティリスクです。攻撃者は、Web ページに悪意のあるスクリプトを埋め込み、ユーザー情報を盗んだり、ユーザーのデバイスを制御したりします。クロスサイトスクリプティング攻撃を防ぐ方法は次のとおりです。
エスケープに HTML エンティティを使用するなど、ユーザーが入力したデータをエンコードします。
データを出力するときは、PHP の htmlspecialchars() 関数を使用するなど、安全な出力関数を使用してください。
安全な HTTP ヘッダーの使用、ファイルのアップロードの制限など、Web サイトのセキュリティを強化します。
つまり、データベースのセキュリティを確保することは、企業の情報セキュリティを維持する上で重要な部分です。権限制御、SQL インジェクションの防止、クロスサイトスクリプティング攻撃の防止などの対策を実装することで、データベースのセキュリティを効果的に向上できます。同時に、データベースの安定した運用を確保するために、データベースのバックアップとリカバリ、監視と警報などにも注意を払う必要があります。