MySQL索引下推是什么

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SELECT 语句执行过程

MySQL 数据库由 Server 层和 Engine 层组成:

  • Server 层: 有 SQL 分析器、SQL 优化器、SQL 执行器,用于负责 SQL 语句的具体执行过程。

  • Engine 层: 负责存储具体的数据,如最常使用的 InnoDB 存储引擎,还有用于在内存中存储临时结果集的 TempTable 引擎。

MySQL索引下推是什么

  • 通过客户端/服务器通信协议与 MySQL 建立连接。

  • 查询缓存:

    • 如果开启了 Query Cache 且在查询缓存过程中查询到完全相同的 SQL 语句,则将查询结果直接返回给客户端;

    • 如果没有开启 Query Cache 或者没有查询到完全相同的 SQL 语句则会由解析器进行语法语义解析,并生成解析树。

  • 分析器生成新的解析树。

  • 查询优化器生成执行计划。

  • 查询执行引擎执行 SQL 语句,此时查询执行引擎会根据 SQL 语句中表的存储引擎类型,以及对应的 API 接口与底层存储引擎缓存或者物理文件的交互情况,得到查询结果,由 MySQL Server 过滤后将查询结果缓存并返回给客户端。

    若开启了 Query Cache,这时也会将 SQL 语句和结果完整地保存到 Query Cache 中,以后若有相同的 SQL 语句执行则直接返回结果。

TipsMySQL 8.0 已去掉 query cache(查询缓存模块)。

因为查询缓存的命中率会非常低。 查询缓存的失效非常频繁:只要有对一个表的更新,这个表上所有的查询缓存都会被清空。

什么是索引下推?

索引下推(Index Condition Pushdown): 简称 ICP,通过把索引过滤条件下推到存储引擎,来减少 MySQL 存储引擎访问基表的次数 和 MySQL 服务层访问存储引擎的次数。

索引下推 VS 覆盖索引: 其实都是 减少回表的次数,只不过方式不同

  • 覆盖索引: 当索引中包含所需要的字段(SELECT XXX),则不再回表去查询字段。

  • 索引下推: 对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表的行数。

要了解 ICP 是如何工作的,先从一个查询 SQL 开始:

举个栗子:查询名字 la 开头、年龄为 18 的记录

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

有这些记录:

MySQL索引下推是什么

不开启 ICP 时索引扫描是如何进行的:

  • 通过索引元组,定位读取对应数据行。(实际上:就是回表)

  • 对 WHERE 中字段做判断,过滤掉不满足条件的行。

MySQL索引下推是什么

使用 ICP,索引扫描如下进行:

  • 获取索引元组。

  • 对 WHERE 中字段做判断,在索引列中进行过滤。

  • 对满足条件的索引,进行回表查询整行。

  • 对 WHERE 中字段做判断,过滤掉不满足条件的行。

MySQL索引下推是什么

动手实验:

实验:使用 MySQL 版本 8.0.16

-- 表创建
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `user` (
`id` VARCHAR(64) NOT NULL COMMENT '主键 id',
`name` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '名字',
`age` TINYINT NOT NULL COMMENT '年龄',
`address` VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '地址',
PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT '用户表';

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

-- 新增数据
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');

-- 查询语句
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

新增数据如下:

MySQL索引下推是什么

  • 关闭 ICP,再调用 EXPLAIN 查看语句:

-- 将 ICP 关闭
SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off';
-- 查看确认
show variables like 'optimizer_switch';

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

MySQL索引下推是什么

  • 开启 ICP,再调用 EXPLAIN 查看语句:

-- 将 ICP 打开
SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=on';
-- 查看确认
show variables like 'optimizer_switch';

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

MySQL索引下推是什么

由上实验可知,区别是否开启 ICP Exira 字段中的 Using index condition

MySQL索引下推是什么

更进一步,来看下 ICP 带来的性能提升:

通过访问数据文件的次数

-- 1. 清空 status 状态
flush status;
-- 2. 查询
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;
-- 3. 查看 handler 状态
show status like '%handler%';

对比开启 ICP 和 关闭 ICP 关注 Handler_read_next 的值

-- 开启 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     |  <---重点
| 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)


-- 关闭 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     |  <---重点
| 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)

由上实验可知:

  • 开启 ICPHandler_read_next 等于 1,回表查 1 次。

  • 关闭 ICPHandler_read_next 等于 3,回表查 3 次。

这实验跟上面的栗子就对应上了。

索引下推限制

根据官网可知,索引下推 受以下条件限制:

  • 当需要访问整个表行时,ICP 用于 range、 ref、 eq_ref 和 ref_or_null

  • ICP可以用于 InnoDB 和 MyISAM 表,包括分区表 InnoDB 和 MyISAM 表。

  • 对于 InnoDB 表,ICP 仅用于二级索引。ICP 的目标是减少全行读取次数,从而减少 I/O 操作。对于 InnoDB 聚集索引,完整的记录已经读入 InnoDB 缓冲区。在这种情况下使用 ICP 不会减少 I/O

  • 在虚拟生成列上创建的二级索引不支持 ICPInnoDB 支持虚拟生成列的二级索引。

  • 引用子查询的条件不能下推。

  • 引用存储功能的条件不能被按下。存储引擎不能调用存储的函数。

  • 触发条件不能下推。

  • 不能将条件下推到包含对系统变量的引用的派生表。(MySQL 8.0.30 及更高版本)。

小结下:

  • ICP 仅适用于 二级索引

  • ICP 目标是 减少回表查询

  • ICP 对联合索引的部分列模糊查询非常有效。

拓展:虚拟列

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

列 cellphone :就是一个虚拟列,它是由后面的函数表达式计算而成,本身这个列不占用任何的存储空间,而索引 idx_cellphone 实质是一个函数索引

好处: 在写 SQL 时可以直接使用这个虚拟列,而不用写冗长的函数。

举个栗子: 查询手机号

-- 不用虚拟列
SELECT * FROM UserLogin WHERE loginInfo->>"$.cellphone" = '13988888888'

-- 使用虚拟列
SELECT * FROM UserLogin WHERE cellphone = '13988888888'

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