mysql优化:覆盖索引(延迟关联)

前言

上周新系统改版上线,上线第二天就出现了较多的线上慢sql查询,紧接着dba 给出了定位及解决方案,这里较多的是使用延迟关联去优化。 而我对于这个延迟关联也是第一次听说(o(╥﹏╥)o),所以今天一定要学习并产出一篇学习笔记。(^▽^)

回表

我们都知道InnoDB采用的B+ tree来实现索引的,索引又分为主键索引(聚簇索引)和普通索引(二级索引)。 那么我们就来看下基于主键索引和普通索引的查询有什么区别?

  • 如果语句是select * from T where ID=500,即主键查询方式,则只需要搜索ID这棵B+树;
  • 如果语句是select * from T where k=5,即普通索引查询方式,则需要先搜索k索引树,得到ID的值为500,再到ID索引树搜索一次。这个过程称为回表。

举个栗子:

可以看出我们有一个普通索引k,那么两颗B+树的示意图如下:

(注:图来自极客时间专栏)

当我们查询 select * from T where k=5 其实会先到k那个索引树上查询k = 5,然后找到对应的id为500,最后回表到主键索引的索引树找返回所需数据。 如果我们查询select id from T where k=5 则不需要回表就直接返回。 也就是说,基于非主键索引的查询需要多扫描一棵索引树。因此,我们在应用中应该尽量使用主键查询。

覆盖索引

  • 解释一: 就是select的数据列只用从索引中就能够取得,不必从数据表中读取,换句话说查询列要被所使用的索引覆盖。
  • 解释二: 索引是高效找到行的一个方法,当能通过检索索引就可以读取想要的数据,那就不需要再到数据表中读取行了。如果一个索引包含了(或覆盖了)满足查询语句中字段与条件的数据就叫做覆盖索引。
  • 解释三:是非聚集组合索引的一种形式,它包括在查询里的Select、Join和Where子句用到的所有列(即建立索引的字段正好是覆盖查询语句[select子句]与查询条件[Where子句]中所涉及的字段,也即,索引包含了查询正在查找的所有数据)。
  • 不是所有类型的索引都可以成为覆盖索引。覆盖索引必须要存储索引的列,而哈希索引、空间索引和全文索引等都不存储索引列的值,所以MySQL只能使用B-Tree索引做覆盖索引
  • 当发起一个被索引覆盖的查询(也叫作索引覆盖查询)时,在EXPLAIN的Extra列可以看到“Using index”的信息

概念如上,这里我们还是用例子来说明:

(注:图来自极客时间专栏) 现在,我们一起来看看这条SQL查询语句的执行流程:

  1. 在k索引树上找到k=3的记录,取得 ID = 300;
  2. 再到ID索引树查到ID=300对应的R3;
  3. 在k索引树取下一个值k=5,取得ID=500;
  4. 再回到ID索引树查到ID=500对应的R4;
  5. 在k索引树取下一个值k=6,不满足条件,循环结束。

在这个过程中,回到主键索引树搜索的过程,我们称为回表。可以看到,这个查询过程读了k索引树的3条记录(步骤1、3和5),回表了两次(步骤2和4)。 在这个例子中,由于查询结果所需要的数据只在主键索引上有,所以不得不回表。那么,有没有可能经过索引优化,避免回表过程呢?

如果执行的语句是select ID from T where k between 3 and 5,这时只需要查ID的值,而ID的值已经在k索引树上了,因此可以直接提供查询结果,不需要回表。也就是说,在这个查询里面,索引k已经“覆盖了”我们的查询需求,我们称为覆盖索引。 由于覆盖索引可以减少树的搜索次数,显著提升查询性能,所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。 需要注意的是,在引擎内部使用覆盖索引在索引k上其实读了三个记录,R3~R5(对应的索引k上的记录项),但是对于MySQL的Server层来说,它就是找引擎拿到了两条记录,因此MySQL认为扫描行数是2。

延迟关联

上面介绍了那么多 其实是在为延迟关联做铺垫,这里直接续上我们本次慢查询的sql:

我们都知道在做分页时会用到Limit关键字去筛选所需数据,limit接受1个或者2个参数,接受两个参数时第一个参数表示偏移量,即从哪一行开始取数据,第二个参数表示要取的行数。 如果只有一个参数,相当于偏移量为0。 当偏移量很大时,如limit 100000,10 取第100001-100010条记录,mysql会取出100010条记录然后将前100000条记录丢弃,这无疑是一种巨大的性能浪费。

当有这种写法时,我们可以采用延迟关联来进行优化,重点关注:** SELECT id FROM qa_question WHERE expert_id = 69 AND STATUS = 30 ORDER BY over_time DESC LIMIT 0, 10**, 这里其实利用了索引覆盖,where条件后的expert_id 是有添加索引的,这里查询id 可以避免回表,大大提升效率。

结语

工作中会遇到各种各样的问题,对于一个研发来说最重要的是能够从这些问题中学到什么。好久没有写博客了,究其原因还是自己变得懒惰了。 接下来还有很多东西需要学习,也是平时工作中所用到的,列举一下如:设计模式、dubbo、rediss等等,加油吧少年。 最后以《高性能Mysql》中的一段话结束:

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