如何故障排除并解决 Amazon RDS for MySQL 或 Aurora MySQL 兼容型实例上的 CPU 使用率过高问题？

简短描述

CPU 使用率的增加可能是由多种因素引起的，例如，用户启动的繁重工作负载、多个并发查询或长时间运行的事务。

要确定数据库实例中 CPU 使用率的来源，请检查以下资源：

• 增强监控
• 性能详情
• 检测工作负载中 CPU 使用率产生原因的查询
• 具有已激活监控的日志

确定来源后，分析和优化您的工作负载以降低 CPU 使用率。

解决方法

使用“增强监控”

增强监控提供操作系统 (OS) 级别的视图，以确定 CPU 负载过高的原因。例如，您可以查看负载平均值、操作系统进程列表和 CPU 分布（system% 或 nice%）。

借助增强型监控，您可以每隔 1、5 和 15 分钟检查 loadAverageMinute 数据。负载平均值大于 vCPU 数量表示该实例处于负载过重的状态。如果负载平均值小于数据库实例类的 vCPU 数量，则 CPU 节流可能不会导致应用程序延迟。在诊断 CPU 使用原因时，请检查负载平均值以避免误报。

例如，您的数据库实例使用 db.m5.2xlarge 实例类，预调配 IOPS 为 3000，达到了 CPU 限制。该实例类有八个 vCPU 与之关联。平均负载超过 170 表示机器在测量的时间范围内处于重负荷状态：

负载平均分钟数

15	170.25
5	391.31
1	596.74

CPU 利用率

用户（%）	0.71
系统（%）	4.9
Nice 值（%）	93.92
总计（%）	99.97

**注意：**Amazon RDS 会为工作负载提供比在数据库实例上运行的其他任务更高的优先级。为优先处理这些任务，会为工作负载任务指定较高的 Nice 值。因此，在增强监控中，Nice (%) 表示工作负载对数据库使用的 CPU 量。

开启增强型监控后，查看与数据库实例关联的操作系统进程列表。增强监控最多可显示 100 个进程。这有助于您根据 CPU 和内存使用情况确定对性能影响最大的进程。

在增强监控的操作系统 (OS) 进程列表部分中，查看操作系统进程和 RDS 进程。检查 mysqld 或 aurora 进程的 CPU 使用率百分比。这些指标有助于确认 CPU 使用率增加是由操作系统还是 RDS 进程引起的。或者，通过这些指标监控由 mysqld 或 Aurora 引起 CPU 使用率增加的情况。要查看 CPU 使用率的划分，请查看 cpuUtilization 的指标。有关更多信息，请参阅使用增强监控来监控操作系统指标。

**注意：**如果您激活性能架构，则可以将操作系统线程 ID 映射到数据库的进程 ID。有关更多信息，请参阅为什么尽管内存足够，我的 Amazon RDS 数据库实例仍在使用虚拟内存？

使用性能详情

您可以使用性能详情来识别在数据库实例上运行的导致 CPU 使用率高的查询。首先，激活 MySQL 性能详情。然后，使用性能详情来优化您的工作负载。如有必要，请与您的数据库管理员合作以确定问题的根本原因。

要查看可在性能详情中使用的数据库引擎，请参阅 Amazon RDS 数据库引擎、AWS 区域和实例类对性能详情的支持。

使用查询检测工作负载中 CPU 使用率的产生原因

在优化工作负载之前，必须先确定有问题的查询。要确定 CPU 使用率高的根本原因，请在出现高 CPU 问题时运行以下查询。

要查看在 MySQL 实例上运行的线程，请运行 SHOW FULL PROCESSLIST 命令：

SHOW FULL PROCESSLIST;

**注意：**以主系统用户身份运行 SHOW PROCESSLIST 查询。如果您不是主系统用户，则您需要拥有 MySQL PROCESS 服务器管理权限，才能查看 MySQL 实例上运行的所有线程。如果没有管理员权限，则 SHOW PROCESSLIST 只会显示与您正在使用的 MySQL 账户关联的线程。

有时，同一组语句可能会继续运行而不完成。这种情况发生时，后续语句必须等待第一组语句完成。这是因为 InnoDB 行级锁定可能正在更新相同的行。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 13.7.5.29 SHOW PROCESSLIST 语句。

INNODB_TRX 表可提供有关所有正在运行的 InnoDB 事务（非只读事务）的信息。要查看 INNODB_TRX 表，请运行以下查询：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

INNODB_LOCKS 表可提供有关 InnoDB 事务已请求但尚未收到的锁的信息。要查看 INNODB_LOCKS 表，请运行以下查询：

• MySQL 5.7 或更早版本：

  SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

• MySQL 8.0：

  SELECT * FROM performance_schema.data_locks;

有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 24.4.14 INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS 表和 10.13.1 data_locks 表。

INNODB_LOCK_WAITS 表会为每个被阻止的 InnoDB 事务提供一行或多行。要查看 INNODB_LOCKS_WAITS 表，请运行以下查询。

• MySQL 5.7 或更早版本：

  SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;

• MySQL 8.0：

  SELECT * FROM performance_schema.data_lock_waits;

要查看哪些事务正在等待以及哪些事务正在阻止等待事务，您可以运行类似于以下内容的查询：

• MySQL 5.7 或更早版本：

  SELECT  r.trx_id waiting_trx_id,
    r.trx_mysql_thread_id waiting_thread,
    r.trx_query waiting_query,
    b.trx_id blocking_trx_id,
    b.trx_mysql_thread_id blocking_thread,
    b.trx_query blocking_query
  FROM       information_schema.innodb_lock_waits w
  INNER JOIN information_schema.innodb_trx b
    ON b.trx_id = w.blocking_trx_id
  INNER JOIN information_schema.innodb_trx r
    ON r.trx_id = w.requesting_trx_id;

• MySQL 8.0：

  SELECT  r.trx_id waiting_trx_id,
    r.trx_mysql_thread_id waiting_thread,
    r.trx_query waiting_query,
    b.trx_id blocking_trx_id,
    b.trx_mysql_thread_id blocking_thread,
    b.trx_query blocking_query
  FROM       performance_schema.data_lock_waits w
  INNER JOIN information_schema.innodb_trx b
    ON b.trx_id = w.blocking_engine_transaction_id
  INNER JOIN information_schema.innodb_trx r
    ON r.trx_id = w.requesting_engine_transaction_id;

有关如何解释此查询输出的更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 17.15.2.1 使用 InnoDB 事务和锁定信息。

要从标准 InnoDB 监控器获取有关 InnoDB 存储引擎状态的信息，请运行以下查询：

SHOW ENGINE INNODB STATUS;

有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 13.7.5.15 SHOW ENGINE 语句。

要查看服务器状态，请运行以下命令。

SHOW GLOBAL STATUS;

有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 15.7.7.37 SHOW STATUS 语句。

分析日志并开启监控

分析 MySQL 常规查询日志，查看 mysqld 在特定时间执行的操作。您还可以查看特定时间内实例上运行的查询，例如有关客户端何时连接或者断开连接的信息。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 7.4.3 常规查询日志。

**重要事项：**当您激活长时常规查询日志时，日志会消耗存储空间，并可能增加性能开销。

分析 MySQL 慢查询日志，找出运行时间超过 long_query_time 秒数的查询。您还可以查看工作负载并分析查询，改善性能和内存消耗。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 7.4.5 慢速查询日志。

**注意：**当您使用慢速查询日志或常规查询日志时，最佳实践是将参数 log_output 设置为 FILE。

使用 MariaDB 审核插件来审核数据库活动。例如，跟踪登录数据库的用户或对数据库运行的查询。

如果使用 Aurora MySQL，还可以使用高级审核。高级审核可以更好地控制要记录的查询类型，并减少日志记录的开销。

使用 innodb_print_all_deadlocks 参数检查死锁和资源锁定。您可以使用此参数在 MySQL 错误日志中记录有关 InnoDB 用户事务中死锁的信息。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 innodb_print_all_deadlocks。

分析和优化高 CPU 工作负载

在确定导致 CPU 使用率增加的查询后，请优化工作负载，降低 CPU 消耗。

如果发现工作负载不需要的查询，请使用下列命令终止连接：

CALL mysql.rds_kill(processID);

要查找查询的 processID，请运行 SHOW FULL PROCESSLIST 命令。

如果不想结束查询，请使用 EXPLAIN 来优化查询。EXPLAIN 显示了运行查询时所涉及的各个步骤。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 10.8.1 使用 EXPLAIN 优化查询。

要查看配置文件的详细信息，请激活 profiling。SHOW PROFILE 命令会显示当前会话期间运行的语句的资源使用情况。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 15.7.7.30 SHOW PROFILE 语句。

要查看和优化表统计信息，请使用 ANALYZE TABLE 查询。有关更多信息，请参阅 MySQL 网站上的 15.7.3.1 ANALYZE TABLE 语句。

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