一篇文章帶你了解MySQL索引下推
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: 有
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)。
- 如果開(kāi)啟了
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
ICP
:Handler_read_next
等于 1,回表查 1 次。 - 關(guān)閉
ICP
:Handler_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_ref
和ref_or_null
ICP
可以用于InnoDB
和MyISAM
表,包括分區(qū)表InnoDB
和MyISAM
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->>"$.cellphone"), PRIMARY KEY(userId), UNIQUE KEY idx_cellphone(cellphone) );
列 cellphone
:就是一個(gè)虛擬列,它是由后面的函數(shù)表達(dá)式計(jì)算而成,本身這個(gè)列不占用任何的存儲(chǔ)空間,而索引 idx_cellphone
實(shí)質(zhì)是一個(gè)函數(shù)索引。
好處: 在寫(xiě) SQL
時(shí)可以直接使用這個(gè)虛擬列,而不用寫(xiě)冗長(zhǎng)的函數(shù)。
舉個(gè)栗子: 查詢(xún)手機(jī)號(hào)
-- 不用虛擬列 SELECT * FROM UserLogin WHERE loginInfo->>"$.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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