最全CentOS环境下MySQL数据库故障排查指南手册

CentOS环境下MySQL数据库故障排查指南

本文旨在帮助运维和DBA工程师在CentOS操作系统下，对MySQL数据库进行系统化、全面的故障排查。文章涵盖MySQL核心架构原理、常见故障类型、日志分析、性能监控、参数优化、脚本实用示例等，以确保在生产环境中能够快速定位和解决问题。

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目录

1. 前言

2. MySQL在CentOS上的部署架构

   • 软件环境及版本
   • 存储引擎原理概述
   • 关键目录与文件说明

3. 故障分类与优先级

4. 日志分析与常用工具

   • 错误日志（error log）
   • 查询日志（general log）
   • 慢查询日志（slow query log）
   • 系统日志（systemd & journal）
   • 常用命令与脚本

5. 资源层面故障排查

   • CPU与内存
   • 磁盘I/O与文件系统
   • 网络状况

6. MySQL层面故障排查

   • 服务无法启动
   • 连接失败与超时
   • 死锁与锁等待
   • 查询性能下降
   • 复制（Replication）故障
   • 事务回滚与崩溃恢复

7. 性能优化与参数调优

   • innodb_buffer_pool_size
   • innodb_log_file_size
   • max_connections
   • query_cache
   • tmp_table_size & max_heap_table_size

8. 监控与告警实践

   • Prometheus + Grafana整合
   • 常用指标阈值设置
   • 自动化告警脚本示例

9. 案例解析

   • 案例一：磁盘满导致MySQL崩溃
   • 案例二：慢查询引起服务阻塞
   • 案例三：主从复制延迟

10. 总结与建议

11. 附录：常用脚本汇总

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前言

在高可用、海量数据的生产环境中，MySQL作为常见的关系型数据库，承担着核心业务读写请求。然而，因应用访问压力、配置不当或操作失误等原因，MySQL常出现服务中断、性能瓶颈等故障。CentOS作为Linux发行版的主流服务器操作系统，对MySQL的安装与维护具有广泛应用价值。深入理解MySQL在CentOS上的运行原理及排查方法，对于保障业务稳定至关重要。

本文基于MySQL 5.7/8.0与CentOS 7/8环境，结合实战经验，提供系统化、流程化的故障排查指南，并附带实用脚本与原理解读，帮助读者快速定位并解决各类故障。全文约6000字，涵盖从环境准备到案例分析的全流程。

MySQL在CentOS上的部署架构

软件环境及版本

# 查看OS版本
cat /etc/centos-release
# 查看内核版本
tuname -r
# 查看MySQL版本
mysql -V

• CentOS 7.9 / 8.4
• 内核版本 3.x / 4.x
• MySQL 5.7.38 / 8.0.33
• 文件系统：XFS 或 EXT4

存储引擎原理概述

MySQL主要存储引擎：InnoDB 与 MyISAM。

• InnoDB：事务型、支持行级锁、MVCC（多版本并发控制）、崩溃恢复。
• MyISAM：非事务型、仅表级锁、无崩溃恢复。

InnoDB的关键机制：

1. 缓冲池(Buffer Pool)：缓存数据页与索引页，减少I/O。innodb_buffer_pool_size设置原则为可用内存的70%-80%。
2. 重做日志(Redo Log)：顺序写入，保证事务持久性，重启时用于数据恢复。受innodb_log_file_size限制。
3. 撤销日志(Undo Log)：MVCC多版本控制实现长事务快照，位于undo表空间。
4. 脏页刷新(Flush)：后台IO线程将脏页异步写入磁盘，避免事务长时间阻塞。

关键目录与文件说明

路径	说明
/var/lib/mysql	默认数据目录
/etc/my.cnf	主配置文件
/var/log/mysqld.log	错误日志
/var/log/mysql/mysql.log	通用查询日志 (若开启)
/var/log/mysql/mysql-slow.log	慢查询日志 (若开启)
/var/run/mysqld	存放PID文件

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故障分类与优先级

1. 严重故障 (P0/P1)：服务不可用、数据损坏、主从强一致性中断。
2. 重度故障 (P2)：性能严重下降、主从复制超时或长时间延迟。
3. 中度故障 (P3)：偶发慢查询、部分功能异常。
4. 轻度问题 (P4)：日志告警、警告信息、监控阈值报警。

实际排查时，需结合业务SLA与服务级别协议，优先处理P0/P1故障，确保服务恢复。

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日志分析与常用工具

错误日志（error log）

错误日志记录MySQL启动、关闭、运行时的异常和警告信息。

# 查看最新日志
tail -n 100 /var/log/mysqld.log
# 持续监控日志变化
tail -f /var/log/mysqld.log

常见错误：

• InnoDB: Error: log file ./ib_logfile0 is of different size：重做日志大小变化，需按步骤安全重建。
• Can't lock method\pfs_memory_table_init`: 权限或SELinux导致启动失败。

查询日志（general log）

# my.cnf
[mysqld]
 general_log=1
 general_log_file=/var/log/mysql/mysql.log

实时记录所有SQL请求，便于审计与排查频繁连接。

慢查询日志（slow query log）

[mysqld]
 slow_query_log=ON
 slow_query_log_file=/var/log/mysql/mysql-slow.log
 long_query_time=1    # 单位秒
 log_queries_not_using_indexes=1

使用pt-query-digest分辨最耗时的SQL语句：

pt-query-digest /var/log/mysql/mysql-slow.log > slow_report.txt

系统日志（systemd & journal）

# 查看MySQL单元日志
ojournalctl -u mysqld -n 200

常用命令与脚本

# 查看当前连接数
mysql> SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Threads_connected';
# 查看InnoDB状态
mysql> SHOW ENGINE INNODB STATUS\G;
# 检查表状态
mysql> CHECK TABLE db_name.table_name;

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资源层面故障排查

CPU与内存

采用top, htop, vmstat监控CPU与内存使用：

vmstat 2 10

重点关注：

• CPU使用中wa比例（I/O等待）
• si/so（Swap进出）

若内存飙高导致Swap，建议调大innodb_buffer_pool_size或减少查询并增加物理内存。

磁盘I/O与文件系统

通过iostat -xz 2 5查看磁盘I/O：

# 安装sysstat
yum install sysstat -y
iostat -xz 2 5

关注：

• %util 接近100%
• await 与 svctm

若I/O瓶颈，可考虑：

• 切换到性能更好的SSD
• 优化InnoDB刷脏策略：innodb_flush_neighbors=0

网络状况

利用ping, netstat, ss检测网络状况：

ping database_host -c 10
ss -tnp | grep mysqld

若出现大量TIME_WAIT或网络丢包，需检查网络链路及 MTU 设置。

MySQL层面故障排查

服务无法启动

1. 配置文件错误

   • 检查 /etc/my.cnf 以及 /etc/my.cnf.d/ 下所有包含 .cnf 的文件，确保没有语法错误。

   mysqld --help --verbose | grep -A1 "Default options"
   

   • 常见因多写或少写分号、方括号不匹配导致的启动失败，需逐行排查。

2. 权限与 SELinux

   • 确保 MySQL 数据目录（默认 /var/lib/mysql）归属 mysql:mysql 并拥有 700 权限：

     chown -R mysql:mysql /var/lib/mysql
     chmod -R 700 /var/lib/mysql
     

   • 如果启用了 SELinux，需要设置正确的安全上下文：

     restorecon -R /var/lib/mysql
     sestatus   # 查看当前 SELinux 模式
     

   • 临时关闭 SELinux 进行验证：

     setenforce 0
     systemctl restart mysqld
     

3. 端口冲突

   • 默认监听 3306，使用 ss 或 netstat 查看是否被其他服务占用：

     ss -tnlp | grep 3306
     

   • 如被占用，可修改 my.cnf 中的 port 参数或停止冲突服务。

4. InnoDB 重做日志文件大小变化

   • 修改了 innodb_log_file_size 后，必须在关机状态下删除老的 ib_logfile0/ib_logfile1，否则因大小不一致启动失败：

     systemctl stop mysqld
     mv /var/lib/mysql/ib_logfile0 /var/lib/mysql/ib_logfile0.bak
     mv /var/lib/mysql/ib_logfile1 /var/lib/mysql/ib_logfile1.bak
     systemctl start mysqld
     

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连接失败与超时

1. 主机绑定与防火墙

   • 在 my.cnf 中检查 bind-address，确保监听在正确的网卡或 0.0.0.0。

   • 放通防火墙端口：

     firewall-cmd --permanent --add-port=3306/tcp
     firewall-cmd --reload
     

2. 用户授权

   • 查看当前用户及主机范围：

     SELECT host, user FROM mysql.user;
     

   • 扩展授权到任意主机（慎用）或指定网段：

     GRANT ALL ON db.* TO 'user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
     FLUSH PRIVILEGES;
     

3. 连接数限制

   • 查看最大连接数及当前使用峰值：

     SHOW VARIABLES LIKE 'max_connections';
     SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Max_used_connections';
     

   • 如峰值接近上限，可适当提升 max_connections，但需关注内存消耗。

4. 超时参数

   • 过短的 wait_timeout、interactive_timeout 或 connect_timeout 会导致连接断开：

     SHOW VARIABLES LIKE '%timeout%';
     SET GLOBAL wait_timeout=300;
     SET GLOBAL connect_timeout=10;
     

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死锁与锁等待

1. 检测死锁

   • 在 InnoDB 状态输出中查找最新死锁信息：

     SHOW ENGINE INNODB STATUS\G;
     

   • “LATEST DETECTED DEADLOCK” 段落会展示涉及的事务、SQL 语句及等待资源。

2. 锁等待监控

   • 在 performance_schema 中查看当前等待锁：

     SELECT EVENT_ID, THREAD_ID, OBJECT_SCHEMA, OBJECT_NAME, LOCK_TYPE, LOCK_MODE
     FROM performance_schema.data_locks
     WHERE LOCK_STATUS = 'GRANTED' OR LOCK_STATUS = 'PENDING';
     

3. 优化建议

   • 将大事务拆分为多个小事务，避免长事务占用太多 undo 空间。
   • 为经常用作查询条件的列建立合适索引，减少全表扫描锁时间。
   • 在应用层面对事务冲突进行重试，结合指数退避策略降低锁等待概率。

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查询性能下降

1. 慢查询日志分析

   • 通过 pt-query-digest 生成报告，找出最耗时、最频繁执行的 SQL：

     pt-query-digest /var/log/mysql/mysql-slow.log > slow_report.txt
     

2. 执行计划检查

   • 对热点 SQL 使用 EXPLAIN，确认索引命中率及扫描量：

     EXPLAIN SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123;
     

3. 常见索引失效场景

   • 在索引列上应用函数（如 DATE(col)）会导致全表扫描。
   • 隐式类型转换（varchar 与 int 比较）失去索引。
   • 前缀模糊查询（LIKE '%keyword'）无法使用 B-tree 索引。

4. 参数微调

   • 调整 innodb_buffer_pool_size、tmp_table_size、join_buffer_size 等内存相关参数，确保大事务与排序操作能在内存中完成，减少磁盘临时表生成。

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复制（Replication）故障

1. 主库状态检查

   SHOW MASTER STATUS;
   

2. 从库状态检查

   SHOW SLAVE STATUS\G;
   

   • 关注 Seconds_Behind_Master、Last_SQL_Error、Last_IO_Error。

3. 常见错误及处理

   • Error 1236 (“Could not find first log file”): 通常因主库 binlog 已清理，从库位置指向已删除日志。需在从库上执行 CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='当前存在的日志', MASTER_LOG_POS=xxx; 并重启复制。

   • Duplicate entry: 因数据不一致造成，若确认可跳过错误，执行：

     STOP SLAVE;
     SET GLOBAL sql_slave_skip_counter=1;
     START SLAVE;
     

4. 主从恢复

   • 在从库清空或重新初始化后，可通过 mysqldump 或 xtrabackup 重新全量复制，并设置合适的 master_log_file、master_log_pos 继续增量。

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事务回滚与崩溃恢复

1. InnoDB 自动恢复

   • InnoDB 在崩溃重启时会自动使用 redo log、undo log 完成崩溃恢复，无需人工干预，日志输出中会有 InnoDB: Starting crash recovery... 记录。

2. 手动恢复历史操作

   • 如果需要回放指定时间段的操作，可使用 mysqlbinlog 从 binlog 重放：

     mysqlbinlog --start-datetime="2025-05-01 00:00:00" /var/lib/mysql/mysql-bin.00000* \
       | mysql -uroot -p
     

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性能优化与参数调优

innodb_buffer_pool_size

• 建议设置为物理内存的 70%–80%，存储热点数据与索引，减少磁盘 I/O。

• 可动态扩容（MySQL 5.7+）：

  SET GLOBAL innodb_buffer_pool_size = 8 * 1024 * 1024 * 1024; -- 8GB
  

innodb_log_file_size

• 重做日志文件过小会导致频繁 checkpoint；过大则重启恢复时间过长。
• 总重做日志大小（innodb_log_file_size × innodb_log_files_in_group）建议为 buffer pool 的 25%。

max_connections

• 根据业务并发峰值设置，监控 Max_used_connections，保持留有余量。
• 高 max_connections 会带来更多线程内存开销，需权衡。

query_cache

• MySQL 5.7 默认关闭，若读多写少，可小范围开启，设置 query_cache_size 与 query_cache_limit。
• 注意高并发下 query cache 可能带来锁竞争。

tmp_table_size & max_heap_table_size

• 控制内存临时表最大尺寸，默认 16MB；复杂查询建议提升至 64MB 或以上，避免磁盘临时表。
• 可通过 Created_tmp_disk_tables 与 Created_tmp_tables 对比监控临时表使用类型。

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监控与告警实践

Prometheus + Grafana 整合

1. 安装 mysqld_exporter

   yum install prometheus-mysqld-exporter -y
   systemctl enable --now prometheus-mysqld-exporter
   

2. Prometheus 配置

   - job_name: "mysql"
     static_configs:
       - targets: ["db1.example.com:9104", "db2.example.com:9104"]
     metrics_path: /metrics
   

3. Grafana 仪表盘

   • 导入官方 MySQL dashboard ID（如 7362），即可监控 QPS、连接数、Buffer Pool 命中率、锁等待、复制延迟等关键指标。

告警阈值示例

指标	阈值	说明
Threads_connected	> 80% max_conn	连接数接近极限时告警
Innodb_buffer_pool_usage	> 90%	Buffer Pool 使用过高
Innodb_row_lock_waits/s	> 50/s	高频锁等待需优化 SQL
Replication Lag (秒)	> 1s	主从延迟超 1s
Created_tmp_disk_tables/s	> 5/s	太多磁盘临时表

自动化告警脚本（Bash）

#!/bin/bash
# 检查 replication lag
LAG=$(mysql -uroot -p'pwd' -e "SHOW SLAVE STATUS\G" | awk '/Seconds_Behind_Master/ {print $2}')
if [ "$LAG" -gt 5 ]; then
  echo "Replication lag is ${LAG}s" | mail -s "MySQL Replication Alert" [email protected]
fi

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案例解析

案例一：磁盘满导致 MySQL 崩溃

• 现象：ERROR 1037 (HY000): Sort aborted、No space left on device
• 排查：df -h 显示 /var/lib/mysql 分区使用率 100%。
• 处理：删除过期备份与日志文件；扩容或挂载新磁盘；重启服务。
• 预防：配合 logrotate 管理 MySQL 日志，并设置磁盘使用告警。

案例二：慢查询引起服务阻塞

• 现象：应用响应延迟、Threads_running 常驻高位。
• 排查：分析慢查询日志，发现某条关联多表的聚合查询耗时 5s。
• 优化：添加联合索引、拆分多表 JOIN 改为分步查询。
• 结果：该查询由 5s 降至 200ms；整体 QPS 提升 30%，响应 95% 百分位从 500ms 降至 120ms。

案例三：主从复制延迟

• 现象：Seconds_Behind_Master 持续 >10s，业务读从库时数据不及时。

• 排查：网络抖动、从库 IO/SQL 线程阻塞、主库写入压力过大。

• 处理：

  1. 提升从库 slave_net_timeout；
  2. 主库开启异步提交减少同步阻塞；
  3. 分库分表降低写入压力；

• 结果：延迟稳定 <1s，读从体验良好。

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总结与建议

1. 结构化排查流程

   • 先从资源层面（CPU/内存/磁盘/网络）排查，再聚焦 MySQL 服务及 SQL 层面。

2. 完善日志与监控

   • 全面开启错误日志、慢查询日志，并使用 Prometheus/Grafana 实时透视指标。

3. 定期故障演练

   • 针对常见 P0/P1 故障做演练，确保切实掌握恢复操作。

4. 持续性能优化

   • 随业务增长定期评估参数、索引和架构，保持系统高效稳定。

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附录：常用脚本汇总

# 导出 InnoDB 状态
mysql -uroot -p -e "SHOW ENGINE INNODB STATUS\G" > /opt/innodb_status.txt

# 批量检查所有表
for db in $(mysql -uroot -p -e "SHOW DATABASES;" | tail -n +2); do
  for tbl in $(mysql -uroot -p -e "SHOW TABLES IN $db;" | tail -n +2); do
    mysql -uroot -p -e "CHECK TABLE $db.$tbl FAST" >> /opt/table_check.log
  done
done

# 磁盘使用告警
#!/bin/bash
USAGE=$(df /var/lib/mysql | awk 'NR==2{print $5}' | sed 's/%//')
if [ "$USAGE" -gt 80 ]; then
  echo "MySQL disk usage at ${USAGE}%." | mail -s "Disk Usage Alert" [email protected]
fi