Mysql优化（出自官方文档）

Mysql优化（出自官方文档） - 第四篇

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1 Condition Filtering

在join中，prefix rows指从一个table中扫描出来的传递给下一个表的行，为了防止传递的行增长的过快，有时候，优化器会尝试提前对prefix rows进行过滤（比如将where中的条件提前等）。

有助于进行此操作的条件需要符合如下场景：

  • 该过滤条件作用的对象是当前表
  • 依赖于join序列中前面表的值（常量或者普通的值）
  • 不会因为access method（这里指join）而导致结果改变。

在EXPLAIN的输出结果里面，rows列表示优化器为access method预估的行数，filtered列表示condition filtering所带来的效果，其值为一个百分比，100%表示没有列被过滤，随之递减，表示过滤的效果。

优化器为prefix rows预估的量（称为prefix rows count)即为rows列乘以filtered。

来看一个例子：

SELECT *
  FROM employee JOIN department ON employee.dept_no = department.dept_no
  WHERE employee.first_name = 'John'
  AND employee.hire_date BETWEEN '2018-01-01' AND '2018-06-01';

假设这两个表信息如下：

  • employee有1024行， department有12行

  • 两张表在dept_no列上都有索引，且employee表在first_name也有索引

  • employee中有8行满足employee.first_name = 'John'

  • employee有150行满足employee.hire_date BETWEEN '2018-01-01' AND '2018-06-01'

  • employee中只有1行满足employee.first_name = 'John' AND employee.hire_date BETWEEN '2018-01-01' AND '2018-06-01';

如果没有condition filtering，那么EXPLAIN的输出结果如下：
+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+
| id | table | type | possible_keys | key | ref | rows | filtered |
+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+
| 1 | employee | ref | name,h_date,dept | name | const | 8 | 100.00 |
| 1 | department | eq_ref | PRIMARY | PRIMARY | dept_no | 1 | 100.00 |
+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+

可以看到，在employee中符合employee.first_name = 'John'的有8行，因此没有filtering被应用，此时的prefix row count为8 * 100% = 8

当应用condition filtering的时候，优化器就会应用where语句中没有被access method（此处为join）所采用的过滤条件，在这个例子里面，这个条件是BETWEEN语句，因此，此时EXPLAIN的输出结果为：

+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+
| id | table | type | possible_keys | key | ref | rows | filtered |
+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+
| 1 | employee | ref | name,h_date,dept | name | const | 8 | 16.31 |
| 1 | department | eq_ref | PRIMARY | PRIMARY | dept_no | 1 | 100.00 |
+----+------------+--------+------------------+---------+---------+------+----------+

此时的prefix rows count为8 * 16.31% = 1.3，已经很接近实际的数据量了，此时传给department的数据量已经只有一行了。

通常来讲，优化器不会为最后一个表进行condition filtering预估，因为最后一张表已经不会把数据往下传了，因此，没有必要这样做。

下面的做法会有助于优化器使用这项技术：

  • 如果某一列没有加索引，那么对其创建索引，这样子优化器就可以有足够的信息对其进行row estimates

  • 类似的，如果某一列没有直方图，那么生成一个

  • 修改join顺序

  • 禁止对session的condition filtering：

    SET optimizer_switch = 'condition_fanout_filter=off';

    或者使用Mysql的hint功能：

    SELECT /*+ SET_VAR(optimizer_switch = 'condition_fanout_filter=off') */ ...

2 Constant-Folding Optimization

在平时的使用过程中，如果用户在where语句中进行范围判断，判断的常量值超过列类型的范围，那么，此时where条件将会被折叠，比如下面的例子：

CREATE TABLE t (c TINYINT UNSIGNED NOT NULL);

如果用户使用如下的查询语句：

SELECT * FROM t WHERE c < 256

由于c的类型为TINYINT UNSIGNED，那么它的最大值就会255，此时，Mysql会把where条件优化为where 1，相应的，如果在定义c的时候没有NOT NULL，那么where条件会被优化为 where c IS NOT NULL.

相应的，Mysql在处理浮点型的时候，也会做对应的处理，如果用户指定的常量值超过了精度范围，那么会做适当的裁剪。

3 ORDER BY Optimization

在进行order by操作时，Mysql主要使用两种方式来进行排序，如果索引可以使用，那么直接使用索引自身的排序，如果不能，则使用filesort来进行排序。

  • Use of Indexes to Satisfy ORDER BY

    当用户进行查询的时候，如果查询的列多于order by的列（order by的列有索引），那么此时也不一定会使用索引进行排序，因为用户选择的列多于索引列，Mysql就需要通过索引去盘上读其他列，此时带来的开销有可能会大于直接扫描表在进行filesort的开销。

    下面的例子，Mysql均有可能会使用索引来进行排序：

    • 示例1：
    SELECT pk, key_part1, key_part2 FROM t1
  ORDER BY key_part1, key_part2;

    key_part1和key_part2均建有索引，并且查询的结果也全都为索引，在Innodb中，primary key默认为索引的一部分。

    • 示例2：
    SELECT * FROM t1
  ORDER BY key_part1 DESC, key_part2 DESC;

SELECT * FROM t1
  WHERE key_part1 = constant
  ORDER BY key_part2 DESC;

    key_part1等于一个constant，相当于当前的排序完全靠key_part2来决定，此时Mysql也可能使用索引来进行排序。

    • 示例3：
    SELECT * FROM t1
  ORDER BY key_part1 DESC, key_part2 ASC;

    即使两个相反，也有可能使用索引来进行排序。

    • 示例4：
    SELECT * FROM t1
  WHERE key_part1 > constant
  ORDER BY key_part1 ASC;

SELECT * FROM t1
  WHERE key_part1 < constant
  ORDER BY key_part1 DESC;

    只要是和常量进行比较，就有可能使用索引来进行排序。

    下面的例子，即使order by使用了索引，但是Mysql也没办法使用索引来排序

    • order by使用了不同的索引：

      SELECT * FROM t1 ORDER BY key1, key2;

      key1，key2指两个不同的索引，而并非一个索引的两个部分。

    • order by的对象是非连续的索引：

      SELECT * FROM t1 WHERE key2=constant ORDER BY key1_part1, key1_part3;

    • 用来获取rows的索引不同于order by中的索引：

    SELECT * FROM t1 WHERE key2=constant ORDER BY key1;

    • order by的对象虽然是索引，但是不是索引列，而是一个针对于索引的表达式：

      SELECT * FROM t1 ORDER BY ABS(key);
SELECT * FROM t1 ORDER BY -key;

    • join了很多个table，但是order by的列并不是完全来自于第一个非const table。

    • order by的对象和group by的对象不一样。

    • 只索引了列的一部分，比如char(20)，结果只索引了前10个字节，那么此时也没办法使用索引来进行排序。

    • 索引没有按照顺序来存储，比如HASH INDEX

    在Mysql5.7或者之前的版本里，group by在特定条件下会包含默认的排序动作，所以需要在末尾加上order by NULL来避免这种排序动作，但是在Mysql8.0往后，则不再需要这样的写法，这种默认的排序动作已经被取消，同样的，产生的结果顺序也将和以前的版本会有些不同，为了保证顺序，请加上order by这样的语句。

  • Use of filesort to Satisfy ORDER BY

    在Mysql8.0.12之前， sort_buffer_size参数会分配一个固定的大小的内存来进行filesort操作，在8.0.12之后，这种方式被优化为根据需求增量的使用内存，这样子可以更高效的利用内存，从而尽可能避免的使用临时文件来进行排序。

  • Influencing ORDER BY Optimization

    对于那些没有使用filesort的排序，试着减小 max_length_for_sort_data 环境变量，该值设置过高会导致较高的磁盘读写和较低CPU运算。如果一个排序无法使用索引，尝试使用下面的策略来优化filesort。

    • 增大sort_buffer_size ，可以避免更少的磁盘读写和合并操作，同时需要注意的是，如果增加了 max_sort_length，那么同样的也要增加sort_buffer_size 。
    • 增加 read_rnd_buffer_size ，这样子可以使得一次读出更多的行数
    • 将 tmpdir 系统变量修改到更大的磁盘上，生成的临时文件将会有足够的存储空间
  • ORDER BY Execution Plan Information Available

    在EXPLAIN的输出里面，对于使用index排序和filesort排序分别有以下两种输出：

    • 如果Extra列没有包含Using filesort，那么使用index排序
    • 如果Extra包含Using filesort，那么使用的filesort进行的排序。

    此外，如果使用的是filesort，那么optimizer trace的输出会有一个filesort_summary块，举例如下：

    "filesort_summary": {
 "rows": 100,
 "examined_rows": 100,
 "number_of_tmp_files": 0,
 "peak_memory_used": 25192,
 "sort_mode": "<sort_key, packed_additional_fields>"
}

    部分解释如下：

    peak_memory_used：表示排序过程中使用的最大内存，由于Mysql8.0.12后，filesort使用的内存是增量增加的，而不再是以前固定好一次性申请，因此，该值就会随着实际情况而变化；

    sort_mode解释如下：

    • <sort_key, rowid>：表示排序是按照sort key进行的，rowid用来从表中读取具体的行
    • <sort_key, additional_fields>: additional_fields为sql语句需要查询的列，sort key用来排序，additional_fields的值直接从表中读取
    • <sort_key, packed_additional_fields>：和上一个类似，但是additional_fields是被打包在一起，而非用一种固定长度的编码。
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