Seminar TiDB Performance-Tuning und SQL-Optimierung

Performance-Tuning beginnt mit einer messbaren Baseline und endet erst mit reproduzierbarer Verbesserung ohne neue Stabilitätsrisiken. Das Seminar verbindet SQL-, Schema-, Engine- und Ressourcenebene in einem kontrollierten Tuningprozess.

Drei Tage sind notwendig, um Plananalyse, Statistik, Schema- und Indexänderungen, verteilte Ausführung sowie Hotspot- und Ressourcenprobleme jeweils mit Vorher-Nachher-Messung zu bearbeiten.

Inhaltsverzeichnis

1. Lernziele und fachliche Einordnung
2. Zielgruppe und Voraussetzungen
3. Kapitel 1: Workload-Baseline und Engpassmodell
4. Kapitel 2: Ausführungspläne und Statistiken
5. Kapitel 3: Schema- und Indexoptimierung
6. Kapitel 4: Verteilte Ausführung, Parallelität und TiFlash
7. Kapitel 5: Hotspots, Lastspitzen und Ressourcensteuerung
8. Praxisübungen und Laborszenarien
9. Didaktik und Arbeitsweise

Lernziele

• Workloads und Engpässe mit SLOs und Baselines beschreiben.
• EXPLAIN ANALYZE und Statistiken korrekt interpretieren.
• Schema, Schlüssel und Indizes messbar optimieren.
• TiKV-, TiFlash- und MPP-Ausführung gezielt auswählen.
• Hotspots, Lastspitzen und Ressourcenverbrauch kontrollieren.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Datenbankadministration, Performance Engineering, Entwicklung, Data Engineering, SRE und Solution Architecture.

Voraussetzungen: Sichere SQL-Kenntnisse, TiDB-Grundlagen und Erfahrung mit Indizes, Ausführungsplänen sowie Datenbankmetriken.

Kapitel 1: Workload-Baseline und Engpassmodell

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Geschäftstransaktionen und SLOs
2. QPS, P99-Latenz und Fehlerrate
3. CPU, Speicher, Netzwerk und Storage
4. TiDB-, TiKV-, PD- und TiFlash-Anteile

Schwerpunkt: Geschäftstransaktionen und SLOs, QPS, P99-Latenz und Fehlerrate, CPU, Speicher, Netzwerk und Storage, TiDB-, TiKV-, PD- und TiFlash-Anteile.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Geschäftstransaktionen und SLOs und QPS, P99-Latenz und Fehlerrate dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Geschäftstransaktionen und SLOs, QPS, P99-Latenz und Fehlerrate, CPU, Speicher, Netzwerk und Storage, TiDB-, TiKV-, PD- und TiFlash-Anteile in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere CPU, Speicher, Netzwerk und Storage und TiDB-, TiKV-, PD- und TiFlash-Anteile ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht eine messbare Performance-Baseline mit Engpasshypothesen. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 2: Ausführungspläne und Statistiken

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. EXPLAIN-Operatoren und Kosten
2. EXPLAIN ANALYZE und Ist-Zeiten
3. Statistiken, Histogramme und Aktualität
4. Plan Cache, Bindings und Planstabilität

Schwerpunkt: EXPLAIN-Operatoren und Kosten, EXPLAIN ANALYZE und Ist-Zeiten, Statistiken, Histogramme und Aktualität, Plan Cache, Bindings und Planstabilität.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu EXPLAIN-Operatoren und Kosten und EXPLAIN ANALYZE und Ist-Zeiten dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von EXPLAIN-Operatoren und Kosten, EXPLAIN ANALYZE und Ist-Zeiten, Statistiken, Histogramme und Aktualität, Plan Cache, Bindings und Planstabilität in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere Statistiken, Histogramme und Aktualität und Plan Cache, Bindings und Planstabilität ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht einen strukturierten SQL-Tuning-Bericht mit Plan- und Statistikbefunden. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 3: Schema- und Indexoptimierung

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Selektivität und Indexreihenfolge
2. Covering Index und Rückgriff auf Tabellen
3. Partition Pruning und Datenlokalität
4. Schlüsselverteilung und Schreibhotspots

Schwerpunkt: Selektivität und Indexreihenfolge, Covering Index und Rückgriff auf Tabellen, Partition Pruning und Datenlokalität, Schlüsselverteilung und Schreibhotspots.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Selektivität und Indexreihenfolge und Covering Index und Rückgriff auf Tabellen dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Selektivität und Indexreihenfolge, Covering Index und Rückgriff auf Tabellen, Partition Pruning und Datenlokalität, Schlüsselverteilung und Schreibhotspots in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere Partition Pruning und Datenlokalität und Schlüsselverteilung und Schreibhotspots ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht ein optimiertes Schema mit nachvollziehbarer Vorher-Nachher-Messung. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 4: Verteilte Ausführung, Parallelität und TiFlash

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Coprocessor-Ausführung in TiKV
2. MPP und TiFlash-Operatoren
3. Parallelität, Memory Quota und Disk Spill
4. Netzwerkbewegung, Aggregation und Join-Strategien

Schwerpunkt: Coprocessor-Ausführung in TiKV, MPP und TiFlash-Operatoren, Parallelität, Memory Quota und Disk Spill, Netzwerkbewegung, Aggregation und Join-Strategien.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Coprocessor-Ausführung in TiKV und MPP und TiFlash-Operatoren dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Coprocessor-Ausführung in TiKV, MPP und TiFlash-Operatoren, Parallelität, Memory Quota und Disk Spill, Netzwerkbewegung, Aggregation und Join-Strategien in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere Parallelität, Memory Quota und Disk Spill und Netzwerkbewegung, Aggregation und Join-Strategien ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht eine Entscheidungsmatrix für TiKV-, TiFlash- und MPP-Ausführung. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 5: Hotspots, Lastspitzen und Ressourcensteuerung

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Region- und Store-Hotspots
2. Pre-Split, Scatter und Schlüsselwahl
3. Connection Storm und Batch-Spitzen
4. Resource Groups, Runaway Queries und Hintergrundaufgaben

Schwerpunkt: Region- und Store-Hotspots, Pre-Split, Scatter und Schlüsselwahl, Connection Storm und Batch-Spitzen, Resource Groups, Runaway Queries und Hintergrundaufgaben.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Region- und Store-Hotspots und Pre-Split, Scatter und Schlüsselwahl dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Region- und Store-Hotspots, Pre-Split, Scatter und Schlüsselwahl, Connection Storm und Batch-Spitzen, Resource Groups, Runaway Queries und Hintergrundaufgaben in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere Connection Storm und Batch-Spitzen und Resource Groups, Runaway Queries und Hintergrundaufgaben ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht ein Maßnahmenplan zur Entschärfung von Hotspots und Lastspitzen. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Eine Performance-Baseline mit P99-Latenz und Ressourcenprofil erstellen.
• Langsame SQL-Pläne und Statistikprobleme analysieren.
• Index- und Schemaänderungen mit Vorher-Nachher-Messung bewerten.
• Eine analytische Abfrage auf TiKV und TiFlash optimieren.
• Einen Schreibhotspot erkennen und durch Schlüssel- sowie Region-Maßnahmen entschärfen.

Didaktik und Arbeitsweise

Kurze Fachimpulse werden unmittelbar durch Demonstrationen, strukturierte Konfigurations- oder SQL-Schritte, kontrollierte Fehlerfälle und dokumentierte Prüfpunkte vertieft. Jede Übung beginnt mit einem definierten Ausgangszustand und endet mit messbaren Abnahmekriterien, damit die erarbeiteten Vorgehensweisen als wiederholbare Standards nutzbar bleiben.