MySQL笔记(10)M有SQL优化器选错索引

不知道你有没有碰到过这种情况,一条本来可以执行得很快的语句,却由于 MySQL 选错了索引,而导致执行速度变得很慢?

我们先建一个简单的表,表里有 a、b 两个字段,并分别建上索引:

CREATE TABLE `t` (
`id` int(11) NOT NULL,
`a` int(11) DEFAULT NULL,
`b` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `a` (`a`),
KEY `b` (`b`)
) ENGINE=InnoDB

然后,我们往表 t 中插入 10 万行记录,取值按整数递增,即:(1,1,1),(2,2,2),(3,3,3) 直到(100000,100000,100000)。

我是用存储过程来插入数据的,这里我贴出来方便你复现:

delimiter ;;
create procedure idata()
begin
declare i int;
set i=1;
while(i<=100000)do
insert into t values(i, i, i);
set i=i+1;
end while;
end;;
delimiter ;
call idata();

执行完后,等待一下数据存储完,我电脑跑了好久。可以新开查询看看数据存储完没有。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
下面分析这条语句:

select * from t where a between 10000 and 20000;

在这里插入图片描述
从图 1 看上去,这条查询语句的执行也确实符合预期,key 这个字段值是’a’,表示优化器选择了索引 a。

不过别急,这个案例不会这么简单。在我们已经准备好的包含了 10 万行数据的表上,我们再做如下操作。
在这里插入图片描述
这时候,session B 的查询语句 select * from t where a between 10000 and 20000 就不会再选择索引 a 了。我们可以通过慢查询日志(slow log)来查看一下具体的执行情况。

关于开启慢查询日志:
执行

show VARIABLES like "%quer%";

可以看到日志在哪里,和日志是否开启
在这里插入图片描述

开启慢查询日志
set GLOBAL slow_query_log = on;
设定超过1秒就是慢查询
set GLOBAL long_query_time =0;

为了说明优化器选择的结果是否正确,我增加了一个对照,即:使用 force index(a) 来让优化器强制使用索引 a。
下面的2条 SQL 语句,就是这个实验过程。

select * from t where a between 10000 and 20000; /*Q1*/
select * from t force index(a) where a between 10000 and 20000;/*Q2*/

在这里插入图片描述
可以看到,Q1 扫描了 10 万行,显然是走了全表扫描,执行时间是 40 毫秒。Q2 扫描了10001 行,执行了 21 毫秒。也就是说,我们在没有使用 force index 的时候,MySQL 用错了索引,导致了更长的执行时间。

这个例子对应的是我们平常不断地删除历史数据和新增数据的场景。这时,MySQL 竟然会选错索引,是不是有点奇怪呢?

优化器的逻辑

在第一篇文章中,我们就提到过,选择索引是优化器的工作。
而优化器选择索引的目的,是找到一个最优的执行方案,并用最小的代价去执行语句。在数据库里面,扫描行数是影响执行代价的因素之一。扫描的行数越少,意味着访问磁盘数据的次数越少,消耗的 CPU 资源越少。
当然,扫描行数并不是唯一的判断标准,优化器还会结合是否使用临时表、是否排序等因素进行综合判断。

我们这个简单的查询语句并没有涉及到临时表和排序,所以 MySQL 选错索引肯定是在判断扫描行数的时候出问题了。

那么,问题就是:扫描行数是怎么判断的?
MySQL 在真正开始执行语句之前,并不能精确地知道满足这个条件的记录有多少条,而只能根据统计信息来估算记录数

这个统计信息就是索引的“区分度”。显然,一个索引上不同的值越多,这个索引的区分度就越好。而一个索引上不同的值的个数,我们称之为“基数”(cardinality)。也就是说,这个基数越大,索引的区分度越好。

我们可以使用 show index 方法,看到一个索引的基数。如图 4 所示,就是表 t 的 show index的结果 。虽然这个表的每一行的三个字段值都是一样的,但是在统计信息中,这三个索引的基数值并不同,而且其实都不准确。

在这里插入图片描述

MySQL 是怎样得到索引的基数的呢?

这里,我给你简单介绍一下 MySQL 采样统计的方法。
为什么要采样统计呢?因为把整张表取出来一行行统计,虽然可以得到精确的结果,但是代价太高了,所以只能选择“采样统计”。
采样统计的时候,InnoDB 默认会选择 N 个数据页,统计这些页面上的不同值,得到一个平均值,然后乘以这个索引的页面数,就得到了这个索引的基数。

你可以从图 中看到,这次的索引统计值(cardinality 列)虽然不够精确,但大体上还是差不多的,选错索引一定还有别的原因。

接下来,我们再一起看看优化器预估的,这两个语句的扫描行数是多少。

在这里插入图片描述
到这里,可能你的第一个疑问不是为什么不准,而是优化器为什么放着扫描 37000 行的执行计划不用,却选择了扫描行数是 100000 的执行计划呢?

这是因为,如果使用索引 a,每次从索引 a 上拿到一个值,都要回到主键索引上查出整行数据,这个代价优化器也要算进去的。

而如果选择扫描 10 万行,是直接在主键索引上扫描的,没有额外的代价。
优化器会估算这两个选择的代价,从结果看来,优化器认为直接扫描主键索引更快。当然,从执行时间看来,这个选择并不是最优的。

既然是统计信息不对,那就修正。analyze table t 命令,可以用来重新统计索引信息。我们来看一下执行效果。

在这里插入图片描述
这回对了。
所以在实践中,如果你发现 explain 的结果预估的 rows 值跟实际情况差距比较大,可以采用这个方法来处理。
其实,如果只是索引统计不准确,通过 analyze 命令可以解决很多问题,但是前面我们说了,优化器可不止是看扫描行数。

依然是基于这个表 t,我们看看另外一个语句:

select * from t where (a between 1 and 1000) and (b between 50000 and 100000) order by b

在开始执行这条语句之前,你可以先设想一下,如果你来选择索引,会选择哪一个呢?
为了便于分析,我们先来看一下 a、b 这两个索引的结构图。

在这里插入图片描述
如果使用索引 a 进行查询,那么就是扫描索引 a 的前 1000 个值,然后取到对应的 id,再到主键索引上去查出每一行,然后根据字段 b 来过滤。显然这样需要扫描 1000 行。
如果使用索引 b 进行查询,那么就是扫描索引 b 的最后 50001 个值,与上面的执行过程相同,也是需要回到主键索引上取值再判断,所以需要扫描 50001 行。
所以你一定会想,如果使用索引 a 的话,执行速度明显会快很多。那么,下面我们就来看看到底是不是这么一回事儿。

explain select * from t where (a between 1 and 1000) and (b between 50000 and 100000) order by b

在这里插入图片描述

可以看到,返回结果中 key 字段显示,这次优化器选择了索引 b,而 rows 字段显示需要扫描的行数是 50198。

从这个结果中,你可以得到两个结论:

  1. 扫描行数的估计值依然不准确;
  2. 这个例子里 MySQL 又选错了索引。

解决办法:
1.时候用前面的force index(a)

select * from t force index (a) where (a between 1 and 1000) and (b between 50000 and 100000) order by b limit 1

2.修改语句

select * from t where (a between 1 and 1000) and (b between 50000 and 100000) order by b,a  limit 1

之前优化器选择使用索引 b,是因为它认为使用索引 b 可以避免排序(b 本身是索引,已经是有序的了,如果选择索引 b 的话,不需要再做排序,只需要遍历),所以即使扫描行数多,也判定为代价更小。
现在 order by b,a 这种写法,要求按照 b,a 排序,就意味着使用这两个索引都需要排序。因此,扫描行数成了影响决策的主要条件,于是此时优化器选了只需要扫描 1000 行的索引 a。
当然,这种修改并不是通用的优化手段,只是刚好在这个语句里面有 limit 1,因此如果有满足条件的记录, order by b limit 1 和 order by b,a limit 1 都会返回 b 是最小的那一行,逻辑上一致,才可以这么做。

3.建议一个合适的索引
4.删掉b这个碍事的索引

上篇:普通索引和唯一索引

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