می توانید خلاصه ای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
بهینه سازی دیتابیس برای داشتن یک سایت با عملکرد خوب و سرعت بالا الزامی است. وقتی گیاهی در گلدان کاشته‌اید باید به آن آب و کود دهید و رسیدگی کنید تا رشد کند در غیر این صورت پژمرده خواهد شد. برای این که عملکرد سایت را نیز بهبود دهید، حتما باید به زیر ساخت‌ها و پایگاه داده آن توجه داشته باشید.
شناسایی مشکلات پایگاه داده
پیش از انجام هر اقدامی برای بهینه سازی پایگاه داده، بهترین کار این است که اول ریشه کندی را پیدا کنیم. در کنار مشکلات رایجی مانند کوئریهای سنگین، درگیری بیش از حد پردازنده یا محدودیت حافظه، ساختار خود دیتابیس نیز تاثیر مستقیمی بر سرعت بارگذاری دارد؛ برای مثال، انباشت صفحات بیش از حد، استفاده از ویژگی‌های متعدد (که سقف مجاز آن برای حفظ کارایی ۵۰۰ مورد است) و همچنین اعمال فیلترها یا مرتب سازی‌های پیچیده روی فیلدهایی نظیر فرمول (Formula) و رول آپ (Rollup)، بار پردازشی را به شدت افزایش می‌دهند. بنابراین، پیشنهاد می‌کنیم پیش از شروع مسیر بهینه سازی، حتما علت دقیق افت سرعت را شناسایی کنید تا بتوانید موثرترین راه حل را به کار بگیرید.
چرا بهینه سازی دیتابیس مهم است؟
از دلایلی که باید بهینه سازی دیتابیس را جدی بگیرید:
افزایش سرعت و تجربه کاربری
به عنوان یک مدیر سایت، حتما می‌دانید که سرعت تا چه حد بر روی تجربه کاربری و اعتماد کاربر تاثیر دارد. حتی تاخیرهایی در حد چند میلی ثانیه هم می‌توانند تجربه کاربری را از بین ببرند. در کنار تمام مواردی که برای افزایش سرعت سایت می‌توانید انجام دهید، مثل خرید هاست مناسب، داشتن سئو بهینه و…، بهینه سازی دیتابیس هم اهمیت زیادی دارد و باید جدی گرفته شود. البته باید اشاره کنم هیچ یک از این موارد به اندازه هاست پرسرعت در سرعت تاثیر ندارند.
زیرساخت‌ها و منابع
اگر پایگاه داده شما بهینه نباشد، منابع زیادی از هاست مصرف می‌شوند. این موضوع باعث افزایش هزینه‌های زیرساخت و همچنین کاهش عملکرد سایت میشود. اگر کوئری‌ها و ایندکس‌ها را به درستی بهینه سازی کنید، می‌توانید مصرف منابع را کاهش دهید.
پایداری و مقیاس پذیری
با افزایش تعداد کاربران و ترافیک سایت، اگر پایگاه داده بهینه نباشد، عملکرد سایت با مشکل مواجه میشود. این موضوع تعداد کاربران را کاهش می‌دهد، مقیاس پذیری را از بین می‌برد و به طور کلی کسب و کار شما با مشکل مواجه خواهد شد.
راه‌های بهینه سازی دیتابیس
در این قسمت به بررسی کارهایی که برای بهینه سازی دیتابیس لازم است، می‌پردازیم.
بهینه سازی کوئری
کوئری کند از مهمترین دلایل کندی دیتابیس است که بسیار هم رخ می‌دهد. وقتی زمان اجرای یک کوئری از چند میلی ثانیه به چند ثانیه تبدیل شود، عملکرد سایت به شدت کند به نظر می‌رسد. بهینه سازی کوئری بسیار بر روی سرعت و مقیاس پذیری سایت تاثیر دارد و به رفع کندی دیتابیس کمک می‌کند.
- برای این که کوئریهای کند را شناسایی کنید، باید به نوع پایگاه داده توجه کنید. هر پایگاه داده روش خاصی برای شناسایی این کوئری‌ها دارد.
- داده‌های بیشتر از نیاز بازیابی نکنید. این کار در ظاهر بدون مشکل است اما مقیاس پذیری این روش بسیار کم است. بهتر است در قدم اول ستون‌ها و ردیف‌های مورد نظر را به طور کامل مشخص کنید.
- بهترین راه برای بهینه سازی کوئری‌ها، استفاده از طرح اجرای یک کوئری یا Execution Plan است. این گزینه در تمام دیتابیس‌ها وجود دارد.
- استفاده نکردن از کوئریهای تو در تو. شاید این کوئری‌ها در ظاهر حرفه‌ای باشند، اما بسیار پر هزینه هستند.
یکی از زبان‌های کوئری نویسی پایگاه داده SQL است که برای بهینه سازی کوئری‌ها باید با آن آشنا باشید.
بهینه سازی الگوهای دسترسی با ایندکس گذاری
تا حالا به وجود فهرست مطالب در یک کتاب دقت کرده‌اید؟ اگر نباشد پیدا کردن یک موضوع خاص بسیار دشوار است. ایندکس در پایگاه داده نیز عملکردی به همین شکل دارد و هدایت کننده است. ایندکس‌ها در سرعت پایگاه داده نقش موثری دارند، چرا که با پیدا کردن مسیر جایگزین برای دسترسی به داده، اسکن تمام مسیرها و مدول‌ها برای رسیدن به داده را برای موتور پایگاه داده کم می‌کنند.
در مورد ایندکس‌ها باید این موضوع را دانست که آنها فضای ذخیره سازی مصرف می‌کنند و ممکن است عملیات نوشتن را کند کنند.
- بهتر است ستونهایی ایندکس شوند که بیشترین استفاده کوئری را دارند. این کوئری‌ها را می‌توانید با ابزارهای تحلیل پایگاه داده پیدا کنید.
- به تعداد ایندکس‌هایی که ایجاد می‌کنید دقت داشته باشید، چرا که فضای ذخیره سازی اشغال می‌کند.
- ستونی که تعداد مقادیر در آن کم است، مناسب ایندکس نیست. چرا که پایگاه داده باز هم باید بخش بزرگی از داده را اسکن کند.
- ایندکس‌ها نیاز به بازبینی و ایجاد تغییرات دارند. کد برنامه که دچار تغییرات شود، نحوه دسترسی به داده‌ها نیز تغییر خواهد کرد.
مانیتورینگ پایگاه داده
در بالا اشاره شد که باید ابتدا مشکل را پیدا کرد تا توانست کندی را رفع کرد. برای پیدا کردن مشکل هم باید از مانیتورینگ استفاده کرد. این ابزارها مشخص می‌کنند که مشکلات عملکرد پایگاه داده چه مواردی هستند و در چه قسمت‌هایی قرار دارند. برنامه‌های مانیتورینگ داده‌هایی مانند زمان اجرای کوئری‌ها، تعداد اتصال‌ها، میزان مصرف پردازنده و… را به طور لحظه‌ای نشان می‌دهند.
بسته به نوع پایگاه داده خود، باید نوع ابزار مانیتورینگ را انتخاب کنید.
تعداد زیادی پایگاه داده در صفحات
در صورتی که فضای کاری بزرگ دارید، قرار دادن تعداد زیادی پایگاه داده درون خطی باعث بروز کندی و فشار به زیر ساخت میشود. بهتر است که تعداد این صفحات زیاد نباشد. در صورت نیاز به نمایش داده‌های مختلف، می‌توان از نماهای مرتبط و فیلترهای مناسب استفاده کرد تا دسترسی به اطلاعات سریع‌تر و کارآمدتر شود.
پاک کردن صفحات بدون کاربرد
برای این که از کندی پایگاه داده دوری کنید، صفحات بدون کاربرد و اضافی را حذف کنید. استفاده از فیلترهای زمانی مانند تاریخ ایجاد یا آخرین تغییر، به شناسایی و مدیریت موارد قدیمی کمک می‌کند.
اعمال فیلتر
استفاده از فیلترهای مناسب بر اساس دسته بندی، وضعیت، نوع داده و مقادیر عددی، تعداد مواردی را که سیستم باید پردازش کند کاهش داده و باعث بهبود سرعت و عملکرد پایگاه داده میشود.
تاثیر درایوهای NVMe بر سرعت دیتابیس
به دلیل سرعت بسیار بالای خواندن و نوشتن در درایوهای NVMe، عملکرد دیتابیس نیز به طور قابل توجهی بهبود پیدا می‌کند؛ حتی اگر ساختار دیتابیس کاملا بهینه نباشد. هرچند دیتابیس‌ها از سیستم‌های کش (Cache) برای افزایش سرعت استفاده می‌کنند، اما عملکرد این کش نیز تا حد زیادی به سرعت فضای ذخیره سازی وابسته است. به همین دلیل، استفاده از درایوهای NVMe باعث افزایش سرعت پردازش داده‌ها و عملکرد کش نیز میشود.
اگر سایتی حتی روی سروری با پردازنده و منابع قدرتمند همچنان با کندی ناشی از دیتابیس مواجه باشد، معمولا دو راهکار اصلی وجود دارد:
- ارتقای سخت افزار سرور، به‌ویژه استفاده از درایوهای NVMe PCIe Gen4 یا Gen5 که پهنای باند و سرعت بسیار بالایی دارند. همچنین توصیه میشود حافظه RAM سرور از نوع DDR5 باشد. چنین سروری حتی در شرایطی که دیتابیس بهینه سازی مناسبی نداشته باشد نیز میتواند تا حد زیادی از بروز کندی جلوگیری کند.
- بهینه سازی ساختار دیتابیس. اگر هدف کاهش هزینه‌ها باشد، بهینه سازی کوئری‌ها، ایندکس‌ها و ساختار جداول معمولا راهکار اقتصادی‌تر و اصولی‌تری نسبت به ارتقای سخت افزار است.
البته باید توجه داشت که در سرورهای میان‌رده، مانند HP ProLiant G9 و G10، اگر تعداد رکوردها به بیش از ۴ تا ۵ میلیون سطر برسد و دیتابیس نیز بهینه نباشد، حتی استفاده از درایوهای NVMe نیز به تنهایی قادر به رفع مشکل نخواهد بود. در چنین شرایطی، بهینه سازی دیتابیس یک ضرورت است و ارتقای سخت افزار به تنهایی پاسخگو نخواهد بود.
تاثیر CloudLinux بر مصرف منابع دیتابیس
CloudLinux منابع هر هاست را مدیریت و محدود می‌کند تا هیچ وب سایتی نتواند تمام منابع سخت افزاری سرور را به خود اختصاص دهد و باعث اختلال در عملکرد سایر هاست‌ها شود.
برای مدیریت مصرف منابع دیتابیس نیز قابلیتی با نام MySQL Governor در CloudLinux وجود دارد. این ابزار میزان مصرف CPU و I/O مربوط به دیتابیس را کنترل کرده و اجازه نمی‌دهد یک دیتابیس تمام منابع سرور را اشغال کند. به همین دلیل، در هاست‌های اشتراکی از بروز مشکلات ناشی از مصرف بیش از حد منابع توسط یک وب سایت جلوگیری میشود. با این حال، اگر حتی با وجود محدودیت‌های CloudLinux و MySQL Governor همچنان تمام منابع اختصاص یافته به هاست مصرف شوند، به این معناست که سخت افزار یا منابع تخصیص یافته دیگر پاسخگوی حجم پردازش‌ها نیستند. در چنین شرایطی، یکی از بهترین راهکارها راه اندازی یک سیستم کش (Caching) مناسب است.
استفاده از سیستم کش باعث میشود تعداد درخواست‌های مستقیم به دیتابیس به شدت کاهش یابد، در نتیجه بار پردازشی دیتابیس کمتر شده، مصرف منابع کاهش پیدا کند و سرعت پاسخ گویی سایت نیز به طور محسوسی افزایش یابد.
در نهایت: اگر دیتابیس کوئریهای بهینه نداشته باشد، چه میشود؟
اگر پایگاه داده کوئریهای بهینه‌ای نداشته باشد، به مرور زمان با مشکلات متعددی روبه‌رو میشود که مهمترین آنها عبارت‌اند از:
- کاهش سرعت اجرای برنامه: کوئریهای غیر بهینه زمان بیشتری برای پردازش نیاز دارند و باعث کند شدن بارگذاری صفحات و پاسخ دهی سیستم می‌شوند.
- افزایش مصرف منابع سرور: استفاده بیش از حد از CPU، حافظه (RAM) و فضای ذخیره سازی، هزینه‌های زیرساخت را افزایش می‌دهد.
- ایجاد گلوگاه در پردازش هم زمان: با افزایش تعداد کاربران، احتمال قفل شدن جداول (Lock)، انتظار برای اجرای تراکنش‌ها و کاهش عملکرد سیستم بیشتر میشود.
- کاهش مقیاس پذیری: با رشد حجم داده‌ها و تعداد درخواست‌ها، سیستم توانایی پاسخ گویی مناسب را از دست می‌دهد.
- افزایش احتمال خطا و قطعی سرویس: در شرایط بار سنگین، کوئریهای کند می‌توانند باعث Timeout، از دست رفتن اتصال به پایگاه داده یا حتی از کار افتادن سرویس شوند.
- تجربه کاربری نامناسب: کاربران با صفحات کند یا خطاهای مکرر مواجه می‌شوند که میتواند به کاهش رضایت و از دست رفتن مشتریان منجر شود.
سوالات متداول
شناسایی علت دقیق مشکل است؛ زیرا کندی میتواند ناشی از کوئریهای سنگین، محدودیت پردازنده، یا ساختار نادرست دیتابیس مانند انباشت صفحات باشد.
ستونهایی که تنوع داده کمی دارند مناسب نیستند، زیرا دیتابیس باز هم مجبور میشود بخش زیادی از اطلاعات را برای پیدا کردن نتیجه اسکن کند.
منابع
- https://blog.paessler.com/database-optimization-your-guide-to-faster-queries-and-better-performance
- https://www.notion.com/help/optimize-database-load-times-and-performance
- https://ifoxcode.com/en/optimize-your-database-the-key-to-sustainable-performance/
دیدگاه خود را اضافه کنید