高性能的索引

总述

正确地创建和使用索引是实现高性能查询的基础。高效地选择和使用索引有很多种方式,其中有些事针对特殊案例的优化方法,有些则是针对特定行为的优化。使用哪个索引,以及如何评估选择不同的性能影响的技巧,则需要持续不断地学习。

独立的列

索引不能是表达式的一部分,也不能是函数的参数。如:select actor_id from salcila.actor where actor_id +1=5; 在这里mysql不能解析这个方程式。,我们应该养成简化where条件的习惯,始终将索引列单独放在比较符号的一侧。

前缀索引和索引选择性

有时候需要索引很长的字符列,这会让索引变大且慢。这种情况呢,我们通常可以索引开始的部分字符,这样可以大大节约索引空间,从而提高索引效率。但这样也会降低索引的选择性。索引选择性是指,不重复的索引值和数据表的记录总数的比值。当然索引的选择性越高则查询效率越高,因为选择性高的索引可以让mysql在查找时过滤更多的行。唯一索引的选择性是1,这是最好的索引选择性,性能也是最好的。

多列索引

在多列上建立独立的单列索引大部分情况下并不能提高mysql的查询性能。

选择合适的索引列顺序

在一个多列B-Tree索引中,索引列的顺序意味着索引首先按照最左列进行排序,尤其是第二列,等等。所以,索引可以按照升序或者降序进行扫描,以满足精确符合列顺序的order by 、Group by 和 distinct 等子句的查询需求。
当不需要考虑排序和分组时,将选择性最高的列放在前面通常是很好的。这时候索引作用只是用于优化where条件的查询。在这种情况下,这样设计的索引确实能够最快地过滤出需要的行,对于在where子句中使用了索引部分前缀列的查询来说也更高。然而,性能不只是依赖于所有索引列的选择性,也和查询条件的具体值有关,也就是和值得分布有关。
如:select * from payment where staff_id=2 and customer_id=584
是应该创建一个(staff_id,customer_id)索引还是应该颠倒一下顺序?可以跑一些查询来确定在这个表中值得分布情况,并确定哪个列的选择性更高。先用下面的查询预测一下,看看各个where条件的分支对应的数据基数有多大:
select sum(staff_id=2),sum(customer_id=584) from payment;
sum(staff_id):7992
sum(customer_id=584):16
从这里看应该将索引列customer_id放到前面,因为对应条件值得customer_id数量更小。这样做有一个地方需要注意,查询的结果非常依赖于选定的具体值。如果按上述办法优化,可能对其他一些条件值得查询不公平,服务器的整体性能可能变得更糟,或者其他某些查询的运行变得不如预期。

聚簇索引

聚簇索引并不是一种单独的索引类型,而是一种数据存储方式。当表有聚簇索引时,它的数据行实际上存放在索引的叶子页中。因为无法同时把数据存放在两个不同地方,所以一个表只能有一个聚簇索引。
聚集的数据有一些重要的优点:

  • 可以把相关数据保存在一起。例如实现电子邮箱时,可以根据用户id来聚集数据。这样只需要从磁盘读取少数的数据页就能获取某个用户的全部邮件。如果没有使用聚簇索引,则每封邮件都可能导致一次磁盘I/O。
  • 数据访问更快。聚簇索引将索引和数据保存在同一个B-Tree中,因此从聚簇索引中获取数据通常比在非聚簇索引中查找要快。
  • 使用覆盖索引扫描的查询可以直接使用页节点中的主键值。
    缺点:
  • 聚簇数据最大限度地提高I/O密集型应用的性能,但如果数据全部都放在内存中,则访问的顺序就没那么重要了,聚簇索引也就没什么优势了。
  • 插入速度严重依赖插入顺序。
  • 更新聚簇索引列的代价很高,因为会强制将每个被更新的行移动到新的位置。
  • 基于聚簇索引的表插入新行,或者主键被更新导致需要移动行的时候,可能面临“页分裂”的问题。当行的主键值要求必须将这一行插入到某个已满的页中时,存储引擎会将该页分裂成两个页面容纳该行,这就是一次页分裂操作。页分裂会导致表占用更多的磁盘空间。
  • 聚簇索引可能导致全表扫描变慢,尤其是行比较稀疏,或者由于页分裂导致数据存储不连续的时候。
  • 二级索引(非聚簇索引)可能比想象的要更大,因为在二级索引的叶子节点包含了引用行的主键列。
  • 二级索引访问需要两次索引查找,而不是一次。

覆盖索引

如果一个索引包含或者说覆盖所有需要查询的字段的值,我们就称之为“覆盖索引”
覆盖索引是非常有用的工具,能够极大地提高性能。考虑一下如果查询只需要扫描索引而无须回表,会带来多少好处:
- 索引条目通常远小于数据行大小,所以会极大的减少数据访问量。对缓存的负载非常重要。覆盖索引对I/O密集型的应用也有帮助,因为索引比数据更小,更容易全部放入内存中。
- 因为索引是按照列值顺序存储的(至少在单页内是如此),所以对于I/O密集型的范围查询会比随机从磁盘读取每一行数据的I/O要少的多。等等

使用索引扫描来做排序

如果explain 出来的type列的值为“index”,则说明mysql使用了索引扫描做排序。只有当索引的列顺序和order by子句的顺序完全一致,并且所有列的排序方向都一样时,mysql才能够使用索引来对结果做排序。如果查询需要关联多张表,则只有当order by子句引用的字段全部为第一个表时,才能使用索引做排序。order by子句和查找哦型查询限制是一样的,需要满足索引的最左前缀的要求。否则mysql都需要执行排序操作,而无法利用索引排序。有一种情况下order by子句可以不满足索引的最左前缀的要求,就是前导列为常量的时候。如果where子句或者join子句中对这些列指定了常亮,就可以“弥补”索引的不足。

压缩(前缀压缩)索引

myisam使用前缀压缩来减少索引的大小,从而让更多的索引可以放入内存中,这在某些情况下能极大地提高性能。默认之压缩字符串,但通过参数设置可以对整数做压缩。

冗余和重复索引

mysql允许在相同列上创建多个索引,无论是有意还是无意的。mysql需要单独维护重复的索引,并且优化器在优化查询的时候也需要逐个地进行考虑,这会影响性能。

索引和锁

索引可以让查询锁定更少的行。如果你的查询从不访问那些不需要的行,那么就会锁定更少的行,从两个方面来看对性能都有好处.

支持多种过滤条件

在需要看看哪些列拥有很多不同的取值,哪些列在where子句中出现得最频繁。在有更多不同值得列上创建索引的选择性会更好。一般来说这样做都是对的,因为可以让mysql更有效地过滤掉不需要的行。

避免多个范围条件

优化排序

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