隨著MySQL的不斷發(fā)展和升級，每個(gè)版本都為數(shù)據(jù)庫性能和查詢優(yōu)化帶來了新的特性。在MySQL 5.6中，引入了一個(gè)重要的優(yōu)化特性——索引下推（Index Condition Pushdown，簡稱ICP）。ICP能夠在某些查詢場景下顯著提高查詢性能，減少不必要的數(shù)據(jù)行訪問。

一、產(chǎn)生背景

在MySQL 5.6之前，當(dāng)查詢使用到復(fù)合索引時(shí)，MySQL會先根據(jù)索引的最左前綴原則，在索引上查找到滿足條件的記錄的主鍵或行指針，然后再根據(jù)這些主鍵或行指針到數(shù)據(jù)表中查詢完整的行記錄。之后，MySQL再根據(jù)WHERE子句中的其他條件對這些行進(jìn)行過濾。這種方式可能導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)行被檢索出來，但實(shí)際上只有很少的行滿足WHERE子句中的所有條件。

為了解決這個(gè)問題，MySQL 5.6引入了索引下推優(yōu)化。

二、原理介紹

（Index Condition Pushdown, ICP）是MySQL優(yōu)化查詢的一種方式，其核心思想是將原本在服務(wù)層（上層）進(jìn)行的部分過濾操作下推到存儲引擎層（下層）執(zhí)行，從而減少不必要的數(shù)據(jù)行檢索，提高查詢效率。

我們先簡單了解一下MySQL大概的架構(gòu):

核心思想

索引下推優(yōu)化的核心思想是將WHERE子句中的部分條件直接下推到索引掃描的過程中。這樣，在掃描索引時(shí)，就可以提前過濾掉不滿足條件的索引項(xiàng)，從而減少后續(xù)需要訪問的數(shù)據(jù)行數(shù)。

具體來說，當(dāng)MySQL使用ICP時(shí)，它會將WHERE子句分為兩部分：

一部分是只涉及索引列的條件（稱為索引條件），另一部分是涉及非索引列的條件（稱為表?xiàng)l件）。MySQL會先將索引條件下推到索引掃描的過程中，然后再根據(jù)表?xiàng)l件對結(jié)果進(jìn)行過濾。

沒有使用ICP的查詢過程

• 解析查詢： MySQL服務(wù)器接收到SQL查詢后，首先會解析查詢，確定需要訪問哪些表和索引。
• 索引查找： 服務(wù)器根據(jù)解析結(jié)果，利用存儲引擎提供的接口，在索引中查找滿足條件的索引項(xiàng)。這個(gè)過程中，存儲引擎只會根據(jù)索引的鍵值進(jìn)行查找，不會考慮WHERE子句中的其他條件。
• 數(shù)據(jù)行檢索： 服務(wù)器獲取到滿足索引條件的索引項(xiàng)后，會進(jìn)一步根據(jù)這些索引項(xiàng)中的指針（或主鍵值）到數(shù)據(jù)表中檢索出完整的行數(shù)據(jù)。
• 過濾行數(shù)據(jù)： 服務(wù)器在檢索出數(shù)據(jù)行后，會在服務(wù)層根據(jù)WHERE子句中的其他條件對這些行進(jìn)行過濾，只保留滿足所有條件的行。
• 返回結(jié)果： 最后，服務(wù)器將過濾后的結(jié)果返回給客戶端。

使用ICP的查詢過程

• 解析查詢： 同樣，MySQL服務(wù)器會首先解析查詢，確定需要訪問的表和索引。
• 索引查找與部分過濾： 與沒有使用ICP不同的是，在使用ICP時(shí)，服務(wù)器會將WHERE子句中的部分條件（索引條件）下推到存儲引擎層。存儲引擎在查找索引項(xiàng)的過程中，會同時(shí)根據(jù)這些下推的條件進(jìn)行過濾，只返回滿足索引條件和部分WHERE條件的索引項(xiàng)。
• 數(shù)據(jù)行檢索與最終過濾： 服務(wù)器根據(jù)過濾后的索引項(xiàng)檢索出數(shù)據(jù)行，此時(shí)的數(shù)據(jù)行已經(jīng)大大減少了。然后，服務(wù)器會在服務(wù)層根據(jù)WHERE子句中的剩余條件對這些行進(jìn)行最終的過濾。
• 返回結(jié)果： 服務(wù)器將最終過濾后的結(jié)果返回給客戶端。

通過ICP優(yōu)化，可以在存儲引擎層就過濾掉大量不滿足條件的數(shù)據(jù)行，從而減少了數(shù)據(jù)行檢索的數(shù)量和服務(wù)層過濾的工作量，提高了查詢性能。尤其是在涉及到大量數(shù)據(jù)行和復(fù)雜WHERE條件的情況下，ICP優(yōu)化的效果更為顯著。

三、如何在執(zhí)行計(jì)劃中查看ICP的使用

在MySQL中，可以通過EXPLAIN命令來查看查詢的執(zhí)行計(jì)劃，從而判斷是否使用了ICP優(yōu)化。當(dāng)執(zhí)行計(jì)劃中的Extra列顯示Using index condition時(shí)，表示查詢使用了ICP優(yōu)化。

例如，對于以下查詢：

EXPLAIN SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 100 
AND product_id > 50 AND order_date > '2022-01-01';

如果Extra列顯示了Using index condition，那么說明MySQL優(yōu)化器選擇了ICP來優(yōu)化這個(gè)查詢，將product_id > 50這個(gè)條件下推到了索引掃描階段。

需要注意的是，customer_id = 100作為索引的最左前綴，是用于索引查找的基本條件，而order_date > '2022-01-01’這個(gè)條件可能仍然在服務(wù)層進(jìn)行過濾，因?yàn)樗婕暗椒撬饕小?/p>

另外，如果Extra列還顯示了Using where，這表示在服務(wù)層還有額外的過濾條件。在使用ICP的情況下，Using where通常表示非索引列的條件過濾。如果只有Using where而沒有Using index condition，那么可能沒有使用ICP，或者查詢只涉及到了非索引列的條件過濾。

四、使用限制

ICP優(yōu)化主要有以下限制：

復(fù)合索引查詢

當(dāng)查詢使用到復(fù)合索引，并且WHERE子句中有涉及到非索引列的條件時(shí)，ICP能夠?qū)⑸婕暗剿饕械臈l件下推到索引掃描的過程中，提前過濾不滿足條件的索引項(xiàng)。

訪問方法限制

range：當(dāng)使用范圍查詢時(shí)，ICP可以有效地在索引掃描過程中過濾不滿足條件的記錄。

ref、eq_ref、ref_or_null：這些訪問方法通常涉及到通過索引查找單個(gè)或多個(gè)匹配的行。在這些情況下，ICP可以幫助減少不必要的行查找。

存儲引擎限制

InnoDB：MySQL的默認(rèn)存儲引擎，支持事務(wù)處理和行級鎖定。InnoDB從MySQL 5.6開始支持ICP，現(xiàn)在我們基本都使用的5.6以上的版本了，默認(rèn)就是開啟ICP的，想關(guān)閉的話可以通過命令

SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off';

MyISAM：雖然MyISAM不支持事務(wù)處理，但它在某些場景下可能因?yàn)槠涓咚俚淖x取性能而被使用。MyISAM同樣支持ICP，但考慮到MyISAM的其他限制（如不支持外鍵），在需要高性能事務(wù)處理的系統(tǒng)中，InnoDB通常是更好的選擇。

需要注意的是，盡管ICP對這些存儲引擎可用，但實(shí)際使用中還需要考慮查詢的具體結(jié)構(gòu)、索引的設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)的分布。

索引類型限制

ICP優(yōu)化只適用于二級索引（輔助索引）。二級索引是除了主鍵索引之外的索引。在InnoDB中，主鍵索引（聚集索引）的葉子節(jié)點(diǎn)直接包含行數(shù)據(jù)，而二級索引的葉子節(jié)點(diǎn)包含的是對應(yīng)主鍵的值。因此，當(dāng)使用二級索引進(jìn)行查詢時(shí)，MySQL首先查找到主鍵值，然后再根據(jù)主鍵值去查找實(shí)際的行數(shù)據(jù)。在這個(gè)過程中，ICP可以在查找主鍵值之前就過濾掉不滿足條件的索引項(xiàng)，從而提高查詢效率。

優(yōu)化器決策

即使查詢滿足上述條件，MySQL的優(yōu)化器也不一定會選擇使用ICP。優(yōu)化器會根據(jù)查詢成本估算來決定是否使用ICP。如果優(yōu)化器認(rèn)為全表掃描或者其他訪問方法更快，它可能不會選擇ICP。

要充分利用ICP優(yōu)化，除了滿足上述條件外，還需要合理地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模式和索引，以及編寫高效的SQL查詢。同時(shí)，定期分析查詢性能和執(zhí)行計(jì)劃，根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)分布和查詢負(fù)載來調(diào)整和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)也是非常重要的。

五、案例分析

假設(shè)有一個(gè)名為orders的表，其中包含order_id（主鍵），customer_id，product_id和order_date等列，并且有一個(gè)復(fù)合索引(customer_id, product_id)。

查詢語句如下：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 100 AND product_id > 50 AND order_date > ‘2022-01-01’;

在這個(gè)查詢中，customer_id = 100和product_id > 50是索引條件，而order_date > '2022-01-01’是表?xiàng)l件。

• 不使用ICP：MySQL會先在索引上查找到滿足customer_id = 100的索引項(xiàng)，然后根據(jù)這些索引項(xiàng)到數(shù)據(jù)表中查詢完整的行記錄。之后，再根據(jù)product_id > 50和order_date > '2022-01-01’對行進(jìn)行過濾。
• 使用ICP：MySQL會先在索引上查找到滿足customer_id = 100的索引項(xiàng)，并在索引掃描的過程中，根據(jù)product_id > 50提前過濾不滿足條件的索引項(xiàng)。然后，再根據(jù)剩下的索引項(xiàng)到數(shù)據(jù)表中查詢完整的行記錄，并根據(jù)order_date > '2022-01-01’對行進(jìn)行過濾。

通過ICP優(yōu)化，MySQL能夠在索引掃描的過程中提前過濾掉不滿足條件的索引項(xiàng)，從而減少后續(xù)需要訪問的數(shù)據(jù)行數(shù)，提高查詢性能。

總之，索引下推優(yōu)化是MySQL 5.6引入的一項(xiàng)重要特性，它能夠在某些查詢場景下顯著提高查詢性能。在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)該根據(jù)查詢的特點(diǎn)和表結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)索引，并充分利用ICP優(yōu)化來提高查詢性能。

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