快捷導(dǎo)航

深入了解MySQL中索引優(yōu)化器的工作原理

更新時(shí)間：2022年11月09日 08:53:22 作者：小明Java問道之路

本文將解讀MySQL數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化器（CBO）的工作原理。文中簡(jiǎn)單介紹了MySQL?Server的組成，MySQL優(yōu)化器選擇索引額原理以及SQL成本分析，需要的可以參考一下

本文導(dǎo)讀

本文將解讀MySQL數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化器（CBO）的工作原理。簡(jiǎn)單介紹了MySQL Server的組成，MySQL優(yōu)化器選擇索引額原理以及SQL成本分析，最后通過 select 查詢總結(jié)整個(gè)查詢過程。

一、MySQL 優(yōu)化器是如何選擇索引的

下面我們來看這張表，SUB_ODR_ID字段創(chuàng)建了相關(guān)的 2 個(gè)索引，根據(jù)我們前面所學(xué)我們建立一個(gè)PRIMARY KEY (ID)自增主鍵索引，(LOG_ID, SUB_ODR_ID)設(shè)置為聯(lián)合索引、唯一索引，兩個(gè)時(shí)間CREATE_TIME、UPDATE_TIME分別設(shè)置兩個(gè)索引。

CREATE TABLE `***`  (
  `ID` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵id',
  `LOG_ID` varchar(32) NOT NULL COMMENT '交易流水號(hào)',
  `ODR_ID` varchar(32) NOT NULL COMMENT '父單號(hào)',
  `SUB_ODR_ID` varchar(32) NOT NULL COMMENT '子單號(hào)',
  `CREATE_TIME` datetime(0) NOT NULL COMMENT '創(chuàng)建時(shí)間',
  `CREATE_BY` varchar(32) NOT NULL COMMENT ' 創(chuàng)建人',
  `UPDATE_TIME` datetime(0) NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(0) ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(0) COMMENT '更新時(shí)間',
  `UPDATE_BY` varchar(32) NOT NULL COMMENT '更新人',
  PRIMARY KEY (`ID`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `UNQ_LOG_SUBODR_ID`(`LOG_ID`, `SUB_ODR_ID`) USING BTREE,
  INDEX `IDX_ODR_ID`(`ODR_ID`) USING BTREE,
  INDEX `IDX_SUB_ID`(`SUB_ODR_ID`) USING BTREE,
  INDEX `IDX_CREATE_TIME`(`CREATE_TIME`) USING BTREE,
  INDEX `IDX_UPDATE_TIME`(`UPDATE_TIME`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci COMMENT = '分?jǐn)倶I(yè)務(wù)明細(xì)表' ROW_FORMAT = Dynamic;

在查詢字段 SUB_ODR_ID 中，理論上可以使用三個(gè)相關(guān)的索引：UNQ_LOG_SUBODR_ID、IDX_SUB_ID，MySQL優(yōu)化器如何從這三個(gè)索引中進(jìn)行選擇？

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，B+樹只是用于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

如何使用它取決于數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化器。優(yōu)化器確定特定索引的選擇，即執(zhí)行計(jì)劃。優(yōu)化器的選擇基于成本，成本越低，首選指數(shù)越高。

1、MySQL數(shù)據(jù)庫組成

MySQL數(shù)據(jù)庫由Server（服務(wù)器）層和Engine（引擎）層組成。

Serve層有SQL分析器、SQL優(yōu)化器和SQL執(zhí)行器，負(fù)責(zé)SQL語句的具體執(zhí)行過程。

Engine層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)特定數(shù)據(jù)，例如最常用的InnoDB存儲(chǔ)引擎，以及用于在內(nèi)存中存儲(chǔ)臨時(shí)結(jié)果集的TempTable引擎。

SQL優(yōu)化器將分析所有可能的執(zhí)行計(jì)劃，并選擇成本最低的執(zhí)行。這個(gè)優(yōu)化器被稱為CBO（基于成本的優(yōu)化器）。

2、MySQL數(shù)據(jù)庫成本計(jì)算

在 MySQL中，一條 SQL 的計(jì)算成本計(jì)算，很好理解，就是訪問數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫頁、磁盤）+處理數(shù)據(jù)。

CPU成本，表示計(jì)算成本，例如索引鍵值的比較、記錄值的比較和結(jié)果集的排序。這些操作都在服務(wù)器層完成

IO成本，表示引擎級(jí)IO的成本，MySQL 8.0可以通過區(qū)分表的數(shù)據(jù)是否在內(nèi)存中來分別計(jì)算讀取內(nèi)存IO和磁盤IO的成本。

Cost  = Server Cost + Engine Cost  = CPU Cost + IO Cost

MySQL優(yōu)化器認(rèn)為，如果一段SQL需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基于磁盤的臨時(shí)表，那么此時(shí)的成本是最大的，是基于內(nèi)存的臨時(shí)表的20倍。比較索引鍵值和記錄的成本很低，但如果要比較的記錄很多，成本就會(huì)非常大。

MySQL 優(yōu)化器認(rèn)為，從磁盤讀取的開銷是內(nèi)存開銷的 4 倍（成本不是一成不變的會(huì)根據(jù)硬件變化）。

二、MySQL查詢成本

查看各成本的值，MySQL優(yōu)化器的工作原理，我們執(zhí)行下面這行SQL語句，分析執(zhí)行過程，MySQL 索引選擇是基于 SQL 執(zhí)行成本

EXPLAIN FORMAT=json 
select * from test.fork_business_detail f where f.sub_odr_id = ''

read_cost表示從InnoDB存儲(chǔ)引擎讀取的成本；

eval_cost表示服務(wù)器層的CPU成本；

prefix_cost表示SQL的總成本；

data_read_per_join 表示讀取記錄中的字節(jié)總數(shù)。

{
	"query_block": {
		"cost_info": {
			"query_cost": "1.20"
		},
		"table": {
			"access_type": "ref",
			"possible_keys": [
				"IDX_SUB_ID"
			],
			"key": "IDX_SUB_ID",
			"used_key_parts": [
				"SUB_ODR_ID"
			],
			"key_length": "98",
			"ref": [
				"const"
			],
			"cost_info": {
				"read_cost": "1.00",
				"eval_cost": "0.20",
				"prefix_cost": "1.20",
				"data_read_per_join": "1K"
			},
			"used_columns": [
				"ID",
				"LOG_ID",
				"ODR_ID",
				"SUB_ODR_ID",
				"CREATE_TIME",
				"CREATE_BY",
				"UPDATE_TIME",
				"UPDATE_BY"
			]
		}
	}
}

三、SELECT 執(zhí)行過程

如何提高M(jìn)ySQL的查詢性能？首先，您需要了解查詢優(yōu)化器進(jìn)行SQL處理的整個(gè)過程。SELECT SQL 的執(zhí)行過程為例，如下圖所示：

客戶端向服務(wù)器發(fā)送SELECT查詢；服務(wù)器首先檢查查詢緩存。如果緩存被命中，存儲(chǔ)在緩存中的結(jié)果將立即返回。否則，進(jìn)入下一階段；

服務(wù)器執(zhí)行SQL解析、預(yù)處理，查詢優(yōu)化器生成相應(yīng)的執(zhí)行計(jì)劃；MySQL根據(jù)優(yōu)化器生成的執(zhí)行計(jì)劃調(diào)用存儲(chǔ)引擎的API執(zhí)行查詢；結(jié)果將返回到客戶端，并同時(shí)放入查詢緩存。