Mysql-3.索引优化实战一

学习内容重点：

1.索引下推优化详解

2.Mysql优化器索引选择探究

3.索引优化order by 与Group by

4.Using filesort文件排序详解

5.索引设计原则与实战

1、联合索引第一个字段用范围不会走索引

eg:联合索引第一个字段就用范围查找不会走索引，mysql内部可能觉得第一个字段就用范围，结果集应该很大，回表次数多，效率低，还不如就全表扫描

2、强制走索引

eg:用force index强制让联合索引第一个字段范围查找也走索引，但是也需要扫描4万多行，但是可能因为回表次数多，效率低，还不如选择全表扫描

3、覆盖索引优化

eg:通过key与key_len列可以知道下面的sql走了索引的第一个字段是因为name是查询范围，查询的字段是联合索引所包含的，所以走了索引

4、in和or在表数据量比较大的情况会走索引，在表记录不多的情况下会选择全表扫描

eg:通过key与key_len列可以知道下面的sql走了全索引字段，因为该表加了10万条数据，在数据量大的情况下可能会走索引

eg:在表记录不多的情况下会选择全表扫描

做一个小测试，将employees 表复制一张employees_copy1的表，里面保留两三条记录

5、like KK% 一般情况都会走索引

eg:通过key与key_len列可以知道下面的sql走了全索引字段，因为like KK%在大部分情况下等于常量，在数据量大的情况下可能会走索引

eg:正常情况按照最左前缀原则，这种情况只会走name字段索引，因为索引树根据name字段过滤完，得到的索引树里的age和position是无序的，不能很好的利用索引。

什么是索引下推？

联合索引idx_name_age_position，正常情况按照最左前缀原则，SELECT * FROM employees WHERE name like 'LiLei%' AND age = 22 AND position ='manager' 这种情况只会走name字段索引，因为索引树根据name字段过滤完，得到的索引树里的age和position是无序的，不能很好的利用索引。

MySQL 5.6引入了索引下推优化，可以在索引遍历过程中，对索引中包含的所有字段先做判断，过滤掉不符合条件的记录之后再回表，可以有效的减少回表次数。使用了索引下推优化后，上面那个查询在联合索引里匹配到名字是 'LiLei' 开头的索引之后，同时还会在索引里过滤age和position这两个字段，拿着过滤完剩下的索引对应的主键id再回表查整行数据。

索引下推会减少回表次数，对于innodb引擎的表索引下推只能用于二级索引，innodb的主键索引（聚簇索引）树叶子节点上保存的是全行数据，所以这个时候索引下推并不会起到减少查询全行数据的效果。

为什么范围查找Mysql没有用索引下推优化？

可能应该是Mysql认为范围查找过滤的结果集过大，like KK% 在绝大多数情况来看，过滤后的结果集比较小，所以这里Mysql选择给 like KK% 用了索引下推优化，当然这也不是绝对的，有时like KK% 也不一定就会走索引下推。

Mysql如何选择合适的索引

如果用name索引需要遍历name字段联合索引树，然后还需要根据遍历出来的主键值去主键索引树里再去查出最终数据，成本比全表扫描还高，可以用覆盖索引优化，这样只需要遍历name字段的联合索引树就能拿到所有结果，如下：

对于上面这两种 name>'a' 和 name>'zzz' 的执行结果，mysql最终是否选择走索引或者一张表涉及多个索引，mysql最终如何选择索引，我们可以用trace工具来一查究竟，开启trace工具会影响mysql性能，所以只能临时分析sql使用，用完之后立即关闭

trace工具用法：

{
  "steps": [
    {
      "join_preparation": {-- 第一阶段：SQL准备阶段，格式化美化sql
        "select#": 1,
        "steps": [
          {
            "expanded_query": "/* select#1 */ select `employees`.`id` AS `id`,`employees`.`name` AS `name`,`employees`.`age` AS `age`,`employees`.`position` AS `position`,`employees`.`hire_time` AS `hire_time` from `employees` where (`employees`.`name` > 'a') order by `employees`.`position`"
          }
        ] /* steps */
      } /* join_preparation */
    },
    {
      "join_optimization": { -- 第二阶段：SQL优化阶段（比如用了联合索引，但顺序是乱的，就按照联合索引的字段按顺序排好）
        "select#": 1,
        "steps": [
          {
            "condition_processing": {  -- 条件处理
              "condition": "WHERE",
              "original_condition": "(`employees`.`name` > 'a')",
              "steps": [
                {
                  "transformation": "equality_propagation",
                  "resulting_condition": "(`employees`.`name` > 'a')"
                },
                {
                  "transformation": "constant_propagation",
                  "resulting_condition": "(`employees`.`name` > 'a')"
                },
                {
                  "transformation": "trivial_condition_removal",
                  "resulting_condition": "(`employees`.`name` > 'a')"
                }
              ] /* steps */
            } /* condition_processing */
          },
          {
            "substitute_generated_columns": {
            } /* substitute_generated_columns */
          },
          {
            "table_dependencies": [  -- 表依赖详情
              {
                "table": "`employees`",
                "row_may_be_null": false,
                "map_bit": 0,
                "depends_on_map_bits": [
                ] /* depends_on_map_bits */
              }
            ] /* table_dependencies */
          },
          {
            "ref_optimizer_key_uses": [
            ] /* ref_optimizer_key_uses */
          },
          {
            "rows_estimation": [-- 预估表的访问成本
              {
                "table": "`employees`",
                "range_analysis": {
                  "table_scan": {   -- 全表扫描情况
                    "rows": 99275,  -- 扫描行数
                    "cost": 20210   -- 查询成本
                  } /* table_scan */,
                  "potential_range_indexes": [ -- 查询可能使用的索引
                    {
                      "index": "PRIMARY",  -- 主键索引
                      "usable": false,
                      "cause": "not_applicable"
                    },
                    {
                      "index": "idx_name_age_position",  -- 辅助索引
                      "usable": true,
                      "key_parts": [
                        "name",
                        "age",
                        "position",
                        "id"
                      ] /* key_parts */
                    }
                  ] /* potential_range_indexes */,
                  "setup_range_conditions": [
                  ] /* setup_range_conditions */,
                  "group_index_range": {
                    "chosen": false,
                    "cause": "not_group_by_or_distinct"
                  } /* group_index_range */,
                  "analyzing_range_alternatives": { -- 分析各个索引使用成本
                    "range_scan_alternatives": [
                      {
                        "index": "idx_name_age_position",
                        "ranges": [
                          "a < name"        -- 索引使用范围    
                        ] /* ranges */,
                        "index_dives_for_eq_ranges": true,
                        "rowid_ordered": false,  -- 使用该索引获取的记录是否按照主键排序
                        "using_mrr": false,
                        "index_only": false,     -- 是否使用覆盖索引
                        "rows": 49637,           -- 索引扫描行数
                        "cost": 59565,           -- 索引使用成本
                        "chosen": false,         -- 是否选择该索引
                        "cause": "cost"
                      }
                    ] /* range_scan_alternatives */,
                    "analyzing_roworder_intersect": {
                      "usable": false,
                      "cause": "too_few_roworder_scans"
                    } /* analyzing_roworder_intersect */
                  } /* analyzing_range_alternatives */
                } /* range_analysis */
              }
            ] /* rows_estimation */
          },
          {
            "considered_execution_plans": [
              {
                "plan_prefix": [
                ] /* plan_prefix */,
                "table": "`employees`",
                "best_access_path": {      -- 最优访问路径
                  "considered_access_paths": [  -- 最终选择的访问路径
                    {
                      "rows_to_scan": 99275,
                      "access_type": "scan",  -- 访问类型：为scan，全表扫描
                      "resulting_rows": 99275,
                      "cost": 20208,
                      "chosen": true,         -- 确定选择
                      "use_tmp_table": true
                    }
                  ] /* considered_access_paths */
                } /* best_access_path */,
                "condition_filtering_pct": 100,
                "rows_for_plan": 99275,
                "cost_for_plan": 20208,
                "sort_cost": 99275,
                "new_cost_for_plan": 119483,
                "chosen": true
              }
            ] /* considered_execution_plans */
          },
          {
            "attaching_conditions_to_tables": {
              "original_condition": "(`employees`.`name` > 'a')",
              "attached_conditions_computation": [
              ] /* attached_conditions_computation */,
              "attached_conditions_summary": [
                {
                  "table": "`employees`",
                  "attached": "(`employees`.`name` > 'a')"
                }
              ] /* attached_conditions_summary */
            } /* attaching_conditions_to_tables */
          },
          {
            "clause_processing": {
              "clause": "ORDER BY",
              "original_clause": "`employees`.`position`",
              "items": [
                {
                  "item": "`employees`.`position`"
                }
              ] /* items */,
              "resulting_clause_is_simple": true,
              "resulting_clause": "`employees`.`position`"
            } /* clause_processing */
          },
          {
            "reconsidering_access_paths_for_index_ordering": {
              "clause": "ORDER BY",
              "index_order_summary": {
                "table": "`employees`",
                "index_provides_order": false,
                "order_direction": "undefined",
                "index": "unknown",
                "plan_changed": false
              } /* index_order_summary */
            } /* reconsidering_access_paths_for_index_ordering */
          },
          {
            "refine_plan": [
              {
                "table": "`employees`"
              }
            ] /* refine_plan */
          }
        ] /* steps */
      } /* join_optimization */
    },
    {
      "join_execution": {  -- 第三阶段：SQL执行阶段
        "select#": 1,
        "steps": [
          {
            "filesort_information": [
              {
                "direction": "asc",
                "table": "`employees`",
                "field": "position"
              }
            ] /* filesort_information */,
            "filesort_priority_queue_optimization": {
              "usable": false,
              "cause": "not applicable (no LIMIT)"
            } /* filesort_priority_queue_optimization */,
            "filesort_execution": [
            ] /* filesort_execution */,
            "filesort_summary": {
              "rows": 100003,
              "examined_rows": 100003,
              "number_of_tmp_files": 31,
              "sort_buffer_size": 262056,
              "sort_mode": "<sort_key, packed_additional_fields>"
            } /* filesort_summary */
          }
        ] /* steps */
      } /* join_execution */
    }
  ] /* steps */
}

结论：全表扫描的成本低于索引扫描，所以mysql最终选择全表扫描

select * from employees where name > 'zzz' order by position;

SELECT * FROM information_schema.OPTIMIZER_TRACE;

查看trace字段可知索引扫描的成本低于全表扫描，所以mysql最终选择索引扫描

set session optimizer_trace="enabled=off";

ps:

cost是一个相对值，没有单位，最后怎么走，选相对成本较少的，值越高，成本越高

cost有一套成熟的成本预估值，不是真的执行sql，真正搞明白得扒一下源码

cost预估也不一定完全正确，但大多数情况下是比较精准的，但也可以根据自己所想的来验证

常见sql深入优化

order by与group by优化总结：

1、MySQL支持两种方式的排序filesort和index，Using index是指MySQL扫描索引本身完成排序。index效率高，filesort效率低。

2、order by满足两种情况会使用Using index。

????????1) order by语句使用索引最左前列。

????????2) 使用where子句与order by子句条件列组合满足索引最左前列。

3、尽量在索引列上完成排序，遵循索引建立（索引创建的顺序）时的最左前缀法则。

4、如果order by的条件不在索引列上，就会产生Using filesort。

5、能用覆盖索引尽量用覆盖索引

6、group by与order by很类似，其实质是先排序后分组，遵照索引创建顺序的最左前缀法则。对于group by的优化如果不需要排序的可以加上order by null禁止排序。注意，where高于having，能写在where中的限定条件就不要去having限定了。

Using filesort文件排序原理详解

filesort文件排序方式(单路排序，双路排序)

注意，如果全部使用sort_buffer内存排序一般情况下效率会高于磁盘文件排序，但不能因为这个就随便增大sort_buffer(默认1M)，mysql很多参数设置都是做过优化的，不要轻易调整。

索引设计原则

1、代码先行，索引后上

一般应该等到主体业务功能开发完毕，把涉及到该表相关sql都要拿出来分析之后再建立索引。

2、联合索引尽量覆盖条件

比如可以设计一个或者两三个联合索引(尽量少建单值索引)，让每一个联合索引都尽量去包含sql语句里的where、order by、group by的字段，还要确保这些联合索引的字段顺序尽量满足sql查询的最左前缀原则。

3、不要在小基数字段上建立索引

索引基数是指这个字段在表里总共有多少个不同的值，比如一张表总共200万行记录，其中有个性别字段，其值不是男就是女，那么该字段的基数就是2。

如果对这种小基数字段建立索引的话，还不如全表扫描了，因为你的索引树里就包含男和女两种值，根本没法进行快速的二分查找，那用索引就没有太大的意义了。

一般建立索引，尽量使用那些基数比较大的字段，就是值比较多的字段，那么才能发挥出B+树快速二分查找的优势来。

4、长字符串我们可以采用前缀索引

5、where与order by冲突时优先where

在where和order by出现索引设计冲突时，往往都是让where条件去使用索引来快速筛选出来一部分指定的数据，接着再进行排序。

因为大多数情况基于索引进行where筛选往往可以最快速度筛选出你要的少部分数据，然后做排序的成本可能会小很多。

6、基于慢sql查询做优化

可以根据监控后台的一些慢sql，针对这些慢sql查询做特定的索引优化。

索引设计

(根据自己在做的业务思考哪些适合建立索引的)

索引设计的思路，核心思想就是，尽量利用一两个复杂的多字段联合索引，抗下你80%以上的查询，然后用一两个辅助索引尽量抗下剩余的一些非典型查询，保证这种大数据量表的查询尽可能多的都能充分利用索引，这样就能保证你的查询速度和性能了！