MySQL查询优化详解

MySQL查询优化详解

查询执行路径

  1. mysql 客户端/服务端通信
  2. 查询缓存
  3. 查询优化处理
  4. 查询执行引擎
  5. 返回客户端

mysql 客户端/服务端通信

Mysql客户端与服务端的通信方式是“半双工”;

  • 全双工:双向通信,发送同时也可以接收
  • 半双工:双向通信,同时只能接收或者是发送,无法同时做操作
  • 单工:只能单一方向传送

半双工通信:

  • 在任何一个时刻,要么是有服务器向客户端发送数据,要么是客户端向服务端发 送数据,这两个动作不能同时发生。所以我们无法也无需将一个消息切成小块进 行传输

特点和限制:

  • 客户端一旦开始发送消息,另一端要接收完整个消息才能响应。
  • 客户端一旦开始接收数据没法停下来发送指令。

mysql 客户端/服务端通信-查询状态

对于一个mysql连接,或者说一个线程,时刻都有一个状态来标识这个连接正在做什么

查看命令 show full processlist / show processlist
可通过kill {id}的方式进行连接的杀掉

  • 常用状态
  • Sleep 线程正在等待客户端发送数据
  • Query 连接线程正在执行查询
  • Locked 线程正在等待表锁的释放
  • Sorting result 线程正在对结果进行排序
  • Sending data 向请求端返回数据

状态全集

  • https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/general-thread-states.html

查询缓存

工作原理:

  • 缓存SELECT操作的结果集和SQL语句;
  • 新的SELECT语句,先去查询缓存,判断是否存在可用的记录集;

判断标准:

  • 与缓存的SQL语句,是否完全一样,区分大小写 (简单认为存储了一个key-value结构,key为sql,value为sql查询结果集)

适用场景

  • 以读为主的业务,数据生成之后就不常改变的业务
  • 比如门户类、新闻类、报表类、论坛类等

缓存的变量值 及 意义

show status like ‘Qcache%’ 命令可查看缓存情况

query_cache_type

  • 值:0 -– 不启用查询缓存,默认值;
  • 值:1 -– 启用查询缓存,只要符合查询缓存的要求,客户端的查询语句和记录集 都可以缓存起来,供其他客户端使用,加上 SQL_NO_CACHE将不缓存
  • 值:2 -– 启用查询缓存,只要查询语句中添加了参数:SQL_CACHE,且符合查询 缓存的要求,客户端的查询语句和记录集,则可以缓存起来,供其他客户端使用

query_cache_size

  • 允许设置query_cache_size的值最小为40K,默认1M,推荐设置 为:64M/128M;

query_cache_limit

  • 限制查询缓存区最大能缓存的查询记录集,默认设置为1M

不会缓存的情况

  1. 当查询语句中有一些不确定的数据时,则不会被缓存。如包含函数NOW(), CURRENT_DATE()等类似的函数,或者用户自定义的函数,存储函数,用户变 量等都不会被缓存
  2. 当查询的结果大于query_cache_limit设置的值时,结果不会被缓存
  3. 对于InnoDB引擎来说,当一个语句在事务中修改了某个表,那么在这个事务 提交之前,所有与这个表相关的查询都无法被缓存。因此长时间执行事务, 会大大降低缓存命中率
  4. 查询的表是系统表
  5. 查询语句不涉及到表

缓存的坑

为什么mysql默认关闭了缓存开启?

  1. 在查询之前必须先检查是否命中缓存,浪费计算资源
  2. 如果这个查询可以被缓存,那么执行完成后,MySQL发现查询缓存中没有这 个查询,则会将结果存入查询缓存,这会带来额外的系统消耗
  3. 针对表进行写入或更新数据时,将对应表的所有缓存都设置失效。
  4. 如果查询缓存很大或者碎片很多时,这个操作可能带来很大的系统消耗

查询优化处理

查询优化处理的三个阶段:

  • 解析sql
    通过lex词法分析,yacc语法分析将sql语句解析成解析树 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/lex/
  • 预处理阶段
    根据mysql的语法的规则进一步检查解析树的合法性,如:检查数据的表 和列是否存在,解析名字和别名的设置。还会进行权限的验证
  • 查询优化器
    优化器的主要作用就是找到最优的执行计划

如果找到最优执行计划

  • 使用等价变化规则

5 = 5 and a > 5 改写成 a > 5 a < b and a = 5 改写成 b > 5 and a = 5 基于联合索引,调整条件位置等

  • 优化count 、min、max等函数

min函数只需找索引最左边 max函数只需找索引最右边 myisam引擎count(*)

  • 覆盖索引扫描
  • 子查询优化
  • 提前终止查询

用了limit关键字或者使用不存在的条件

  • IN的优化

先进性排序,再采用二分查找的方式

Mysql的查询优化器是基于成本计算的原则。他会尝试各种执行计划。 数据抽样的方式进行试验(随机的读取一个4K的数据块进行分析)

执行计划 explain select * from table \G

执行计划-id

select查询的序列号,标识执行的顺序

  1. id相同,执行顺序由上至下
  2. id不同,如果是子查询,id的序号会递增,id值越大优先级越高,越先被执行
  3. id相同又不同即两种情况同时存在,id如果相同,可以认为是一组,从上往下顺序 执行;在所有组中,id值越大,优先级越高,越先执行

执行计划-select-type

查询的类型,主要是用于区分普通查询、联合查询、子查询等

  • SIMPLE:简单的select查询,查询中不包含子查询或者union
  • PRIMARY:查询中包含子部分,最外层查询则被标记为primary
  • SUBQUERY/MATERIALIZED:SUBQUERY表示在select 或 where列表中包含了子查询 MATERIALIZED表示where 后面in条件的子查询
  • UNION:若第二个select出现在union之后,则被标记为union;
  • UNION RESULT:从union表获取结果的select

执行计划-table

查询涉及到的表

直接显示表名或者表的别名
由ID为M,N 查询union产生的结果
由ID为N查询生产的结果

执行计划-type

访问类型,sql查询优化中一个很重要的指标,结果值从好到坏依次是: system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

  • system:表只有一行记录(等于系统表),const类型的特例,基本不会出现,可以忽略不计
  • const:表示通过索引一次就找到了,const用于比较primary key 或者 unique索引
  • eq_ref:唯一索引扫描,对于每个索引键,表中只有一条记录与之匹配。常见于主键 或 唯一索引扫描
  • ref:非唯一性索引扫描,返回匹配某个单独值的所有行,本质是也是一种索引访问
  • range:只检索给定范围的行,使用一个索引来选择行
  • index:Full Index Scan,索引全表扫描,把索引从头到尾扫一遍
  • ALL:Full Table Scan,遍历全表以找到匹配的行

执行计划-possible_keys、key、rows、filtered

possible_keys

  • 查询过程中有可能用到的索引

key

  • 实际使用的索引,如果为NULL,则没有使用索引

rows

  • 根据表统计信息或者索引选用情况,大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数

filtered

  • 它指返回结果的行占需要读到的行(rows列的值)的百分比 表示返回结果的行数占需读取行数的百分比,filtered的值越大越好

执行计划-Extra

  1. Using filesort

mysql对数据使用一个外部的文件内容进行了排序,而不是按照表内的索引进行排序读取

  1. Using temporary

使用临时表保存中间结果,也就是说mysql在对查询结果排序时使用了临时表,常见于order by 或 group by

  1. Using index

表示相应的select操作中使用了覆盖索引(Covering Index),避免了访问表的数据行,效率高

  1. Using where

使用了where过滤条件

  1. select tables optimized away

基于索引优化MIN/MAX操作或者MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作,不必等到执行阶段在进行计算,查询执行 计划生成的阶段即可完成优化

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