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一篇文章帶你了解MySQL索引下推

 更新時(shí)間:2023年03月03日 10:12:24   作者:格格步入  
索引條件下推,也叫索引下推,英文全稱(chēng)Index?Condition?Pushdown,簡(jiǎn)稱(chēng)ICP,索引下推是MySQL5.6新添加的特性,用于優(yōu)化數(shù)據(jù)的查詢(xún),下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于MySQL索引下推的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

本文圍繞這三個(gè)話題來(lái)學(xué)習(xí)索引下推:

  • SELECT 語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程
  • 什么是索引下推?
  • 索引下推限制

SELECT 語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程

MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)由 Server 層和 Engine 層組成:

  • Server 層:SQL 分析器、SQL 優(yōu)化器、SQL 執(zhí)行器,用于負(fù)責(zé) SQL 語(yǔ)句的具體執(zhí)行過(guò)程。
  • Engine 層: 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)具體的數(shù)據(jù),如最常使用的 InnoDB 存儲(chǔ)引擎,還有用于在內(nèi)存中存儲(chǔ)臨時(shí)結(jié)果集的 TempTable 引擎。

  • 通過(guò)客戶端/服務(wù)器通信協(xié)議與 MySQL 建立連接。

  • 查詢(xún)緩存:

    • 如果開(kāi)啟了 Query Cache 且在查詢(xún)緩存過(guò)程中查詢(xún)到完全相同的 SQL 語(yǔ)句,則將查詢(xún)結(jié)果直接返回給客戶端;
    • 如果沒(méi)有開(kāi)啟 Query Cache 或者沒(méi)有查詢(xún)到完全相同的 SQL 語(yǔ)句則會(huì)由解析器進(jìn)行語(yǔ)法語(yǔ)義解析,并生成解析樹(shù)。
  • 分析器生成新的解析樹(shù)。

  • 查詢(xún)優(yōu)化器生成執(zhí)行計(jì)劃。

  • 查詢(xún)執(zhí)行引擎執(zhí)行 SQL 語(yǔ)句,此時(shí)查詢(xún)執(zhí)行引擎會(huì)根據(jù) SQL 語(yǔ)句中表的存儲(chǔ)引擎類(lèi)型,以及對(duì)應(yīng)的 API 接口與底層存儲(chǔ)引擎緩存或者物理文件的交互情況,得到查詢(xún)結(jié)果,由 MySQL Server 過(guò)濾后將查詢(xún)結(jié)果緩存并返回給客戶端。

    若開(kāi)啟了 Query Cache,這時(shí)也會(huì)將 SQL 語(yǔ)句和結(jié)果完整地保存到 Query Cache 中,以后若有相同的 SQL 語(yǔ)句執(zhí)行則直接返回結(jié)果。

Tips:MySQL 8.0 已去掉 query cache(查詢(xún)緩存模塊)。

因?yàn)椴樵?xún)緩存的命中率會(huì)非常低。 查詢(xún)緩存的失效非常頻繁:只要有對(duì)一個(gè)表的更新,這個(gè)表上所有的查詢(xún)緩存都會(huì)被清空。

什么是索引下推?

索引下推(Index Condition Pushdown): 簡(jiǎn)稱(chēng) ICP,通過(guò)把索引過(guò)濾條件下推到存儲(chǔ)引擎,來(lái)減少 MySQL 存儲(chǔ)引擎訪問(wèn)基表的次數(shù) 和 MySQL 服務(wù)層訪問(wèn)存儲(chǔ)引擎的次數(shù)。

索引下推 VS 覆蓋索引: 其實(shí)都是 減少回表的次數(shù),只不過(guò)方式不同

  • 覆蓋索引: 當(dāng)索引中包含所需要的字段(SELECT XXX),則不再回表去查詢(xún)字段。

  • 索引下推: 對(duì)索引中包含的字段先做判斷,直接過(guò)濾掉不滿足條件的記錄,減少回表的行數(shù)。

要了解 ICP 是如何工作的,先從一個(gè)查詢(xún) SQL 開(kāi)始:

舉個(gè)栗子:查詢(xún)名字 la 開(kāi)頭、年齡為 18 的記錄

SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

有這些記錄:

不開(kāi)啟 ICP 時(shí)索引掃描是如何進(jìn)行的:

  • 通過(guò)索引元組,定位讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)行。(實(shí)際上:就是回表)
  • 對(duì) WHERE 中字段做判斷,過(guò)濾掉不滿足條件的行。

使用 ICP,索引掃描如下進(jìn)行:

  • 獲取索引元組。
  • 對(duì) WHERE 中字段做判斷,在索引列中進(jìn)行過(guò)濾。
  • 對(duì)滿足條件的索引,進(jìn)行回表查詢(xún)整行。
  • 對(duì) WHERE 中字段做判斷,過(guò)濾掉不滿足條件的行。

動(dòng)手實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn):使用 MySQL 版本 8.0.16

-- 表創(chuàng)建
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `user` (
`id` VARCHAR(64) NOT NULL COMMENT '主鍵 id',
`name` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '名字',
`age` TINYINT NOT NULL COMMENT '年齡',
`address` VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '地址',
PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT '用戶表';

-- 創(chuàng)建索引
CREATE INDEX idx_name_age ON user (name, age);

-- 新增數(shù)據(jù)
INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (1, 'tt', 14, 'linhai');
INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (2, 'lala', 18, 'linhai');
INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (3, 'laxi', 30, 'linhai');
INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (4, 'lawa', 40, 'linhai');

-- 查詢(xún)語(yǔ)句
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

新增數(shù)據(jù)如下:

  • 關(guān)閉 ICP,再調(diào)用 EXPLAIN 查看語(yǔ)句:
-- 將 ICP 關(guān)閉
SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off';
-- 查看確認(rèn)
show variables like 'optimizer_switch';

-- 用 EXPLAIN 查看
EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

  • 開(kāi)啟 ICP,再調(diào)用 EXPLAIN 查看語(yǔ)句:
-- 將 ICP 打開(kāi)
SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=on';
-- 查看確認(rèn)
show variables like 'optimizer_switch';

-- 用 EXPLAIN 查看
EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

由上實(shí)驗(yàn)可知,區(qū)別是否開(kāi)啟 ICP: Exira 字段中的 Using index condition

更進(jìn)一步,來(lái)看下 ICP 帶來(lái)的性能提升:

通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)文件的次數(shù)

-- 1. 清空 status 狀態(tài)
flush status;
-- 2. 查詢(xún)
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;
-- 3. 查看 handler 狀態(tài)
show status like '%handler%';

對(duì)比開(kāi)啟 ICP 和 關(guān)閉 ICP: 關(guān)注 Handler_read_next 的值

-- 開(kāi)啟 ICP
flush status;
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;
show status like '%handler%';
+----------------------------|-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------|-------+
| Handler_commit             | 1     |
| Handler_delete             | 0     |
| Handler_discover           | 0     |
| Handler_external_lock      | 2     |
| Handler_mrr_init           | 0     |
| Handler_prepare            | 0     |
| Handler_read_first         | 0     |
| Handler_read_key           | 1     |  
| Handler_read_last          | 0     |
| Handler_read_next          | 1     |  <---重點(diǎn)
| Handler_read_prev          | 0     |
| Handler_read_rnd           | 0     |
| Handler_read_rnd_next      | 0     |
| Handler_rollback           | 0     |
| Handler_savepoint          | 0     |
| Handler_savepoint_rollback | 0     |
| Handler_update             | 0     |
| Handler_write              | 0     |
+----------------------------|-------+
18 rows in set (0.00 sec)


-- 關(guān)閉 ICP
flush status;
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;
show status like '%handler%';
+----------------------------|-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------|-------+
| Handler_commit             | 1     |
| Handler_delete             | 0     |
| Handler_discover           | 0     |
| Handler_external_lock      | 2     |
| Handler_mrr_init           | 0     |
| Handler_prepare            | 0     |
| Handler_read_first         | 0     |
| Handler_read_key           | 1     |
| Handler_read_last          | 0     |
| Handler_read_next          | 3     |  <---重點(diǎn)
| Handler_read_prev          | 0     |
| Handler_read_rnd           | 0     |
| Handler_read_rnd_next      | 0     |
| Handler_rollback           | 0     |
| Handler_savepoint          | 0     |
| Handler_savepoint_rollback | 0     |
| Handler_update             | 0     |
| Handler_write              | 0     |
+----------------------------|-------+
18 rows in set (0.00 sec)

由上實(shí)驗(yàn)可知:

  • 開(kāi)啟 ICPHandler_read_next 等于 1,回表查 1 次。
  • 關(guān)閉 ICPHandler_read_next 等于 3,回表查 3 次。

這實(shí)驗(yàn)跟上面的栗子就對(duì)應(yīng)上了。

索引下推限制

根據(jù)官網(wǎng)可知,索引下推 受以下條件限制:

  • 當(dāng)需要訪問(wèn)整個(gè)表行時(shí),ICP 用于 range、 ref、 eq_refref_or_null

  • ICP可以用于 InnoDBMyISAM 表,包括分區(qū)表 InnoDBMyISAM 表。

  • 對(duì)于 InnoDB 表,ICP 僅用于二級(jí)索引。ICP 的目標(biāo)是減少全行讀取次數(shù),從而減少 I/O 操作。對(duì)于 InnoDB 聚集索引,完整的記錄已經(jīng)讀入 InnoDB 緩沖區(qū)。在這種情況下使用 ICP 不會(huì)減少 I/O

  • 在虛擬生成列上創(chuàng)建的二級(jí)索引不支持 ICP。InnoDB 支持虛擬生成列的二級(jí)索引。

  • 引用子查詢(xún)的條件不能下推。

  • 引用存儲(chǔ)功能的條件不能被按下。存儲(chǔ)引擎不能調(diào)用存儲(chǔ)的函數(shù)。

  • 觸發(fā)條件不能下推。

  • 不能將條件下推到包含對(duì)系統(tǒng)變量的引用的派生表。(MySQL 8.0.30 及更高版本)。

小結(jié)下:

  • ICP 僅適用于 二級(jí)索引。
  • ICP 目標(biāo)是 減少回表查詢(xún)
  • ICP 對(duì)聯(lián)合索引的部分列模糊查詢(xún)非常有效。

拓展:虛擬列

CREATE TABLE UserLogin (
userId BIGINT,
loginInfo JSON,
cellphone VARCHAR(255) AS (loginInfo->>"$.cellphone"),
PRIMARY KEY(userId),
UNIQUE KEY idx_cellphone(cellphone)
);

cellphone :就是一個(gè)虛擬列,它是由后面的函數(shù)表達(dá)式計(jì)算而成,本身這個(gè)列不占用任何的存儲(chǔ)空間,而索引 idx_cellphone 實(shí)質(zhì)是一個(gè)函數(shù)索引。

好處: 在寫(xiě) SQL 時(shí)可以直接使用這個(gè)虛擬列,而不用寫(xiě)冗長(zhǎng)的函數(shù)。

舉個(gè)栗子: 查詢(xún)手機(jī)號(hào)

-- 不用虛擬列
SELECT * FROM UserLogin WHERE loginInfo->>"$.cellphone" = '13988888888'

-- 使用虛擬列
SELECT * FROM UserLogin WHERE cellphone = '13988888888'

總結(jié)

到此這篇關(guān)于MySQL索引下推的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL索引下推內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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