MySQL 索引管理與執行計劃

来源:http://www.cnblogs.com/clsn/archive/2017/12/24/8087501.html
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1.1 索引的介紹 索引是對資料庫表中一列或多列的值進行排序的一種結構，使用索引可快速訪問資料庫表中的特定信息。如果想按特定職員的姓來查找他或她，則與在表中搜索所有的行相比，索引有助於更快地獲取信息。 索引的一個主要目的就是加快檢索表中數據的方法，亦即能協助信息搜索者儘快的找到符合限制條件的記錄ID ...


1.1 索引的介紹

　　索引是對資料庫表中一列或多列的值進行排序的一種結構，使用索引可快速訪問資料庫表中的特定信息。如果想按特定職員的姓來查找他或她，則與在表中搜索所有的行相比，索引有助於更快地獲取信息。

　　索引的一個主要目的就是加快檢索表中數據的方法，亦即能協助信息搜索者儘快的找到符合限制條件的記錄ID的輔助數據結構。

1.1.1 唯一索引

　　唯一索引是不允許其中任何兩行具有相同索引值的索引。當現有數據中存在重覆的鍵值時，大多數資料庫不允許將新創建的唯一索引與表一起保存。資料庫還可能防止添加將在表中創建重覆鍵值的新數據。

　　例如，如果在employee表中職員的姓(lname)上創建了唯一索引，則任何兩個員工都不能同姓。

1.1.2 主鍵索引

　　資料庫表經常有一列或多列組合，其值唯一標識表中的每一行。該列稱為表的主鍵。在資料庫關係圖中為表定義主鍵將自動創建主鍵索引，主鍵索引是唯一索引的特定類型。

　　該索引要求主鍵中的每個值都唯一。當在查詢中使用主鍵索引時，它還允許對數據的快速訪問。

1.1.3 聚集索引

　　在聚集索引中，表中行的物理順序與鍵值的邏輯（索引）順序相同。一個表只能包含一個聚集索引。如果某索引不是聚集索引，則表中行的物理順序與鍵值的邏輯順序不匹配。與非聚集索引相比，聚集索引通常提供更快的數據訪問速度。

　　聚集索引和非聚集索引的區別，如字典預設按字母順序排序，讀者如知道某個字的讀音可根據字母順序快速定位。因此聚集索引和表的內容是在一起的。如讀者需查詢某個生僻字，則需按字典前面的索引，舉例按偏旁進行定位，找到該字對應的頁數，再打開對應頁數找到該字。

　　這種通過兩個地方而查詢到某個字的方式就如非聚集索引。

1.1.4 索引列

　　可以基於資料庫表中的單列或多列創建索引。多列索引可以區分其中一列可能有相同值的行。如果經常同時搜索兩列或多列或按兩列或多列排序時，索引也很有幫助。

　　例如，如果經常在同一查詢中為姓和名兩列設置判據，那麼在這兩列上創建多列索引將很有意義。

　　檢查查詢的WHERE和JOIN子句。在任一子句中包括的每一列都是索引可以選擇的對象。對新索引進行試驗以檢查它對運行查詢性能的影響。考慮已在表上創建的索引數量。最好避免在單個表上有很多索引。

　　檢查已在表上創建的索引的定義。最好避免包含共用列的重疊索引。

檢查某列中唯一數據值的數量，並將該數量與表中的行數進行比較。比較的結果就是該列的可選擇性，這有助於確定該列是否適合建立索引，如果適合，確定索引的類型。

1.1.5 B樹演算法

　　B樹的搜索，從根結點開始，如果查詢的關鍵字與結點的關鍵字相等，那麼就命中；否則，如果查詢關鍵字比結點關鍵字小，就進入左邊；如果比結點關鍵字大，就進入右邊；如果左邊或右邊的指針為空，則報告找不到相應的關鍵。

如果B樹的所有非葉子結點的左右子樹的結點數目均保持差不多（平衡），那麼B樹的搜索性能逼近二分查找；但它比連續記憶體空間的二分查找的優點是，改變B樹結構（插入與刪除結點）不需要移動大段的記憶體數據，甚至通常是常數開銷。

1.1.6 B+樹演算法

    B+樹是B-樹的變體，也是一種多路搜索樹：

       1.其定義基本與B-樹同，除了：
       2.非葉子結點的子樹指針與關鍵字個數相同；
       3.非葉子結點的子樹指針P[i]，指向關鍵字值屬於[K[i], K[i+1])的子樹（B-樹是開區間）；
       5.為所有葉子結點增加一個鏈指針；
       6.所有關鍵字都在葉子結點出現；
       如：（M=3）

 

　　 B+的搜索與B-樹也基本相同，區別是B+樹只有達到葉子結點才命中（B-樹可以在非葉子結點命中），其性能也等價於在關鍵字全集做一次二分查找；

       B+的特性：

       1.所有關鍵字都出現在葉子結點的鏈表中（稠密索引），且鏈表中的關鍵字恰好是有序的；
       2.不可能在非葉子結點命中；
       3.非葉子結點相當於是葉子結點的索引（稀疏索引），葉子結點相當於是存儲（關鍵字）數據的數據層；
       4.更適合文件索引系統；

1.1.7 HASH：HASH演算法

　　哈希索引只有Memory, NDB兩種引擎支持，Memory引擎預設支持哈希索引，如果多個hash值相同，出現哈希碰撞，那麼索引以鏈表方式存儲。

　　但是，Memory引擎表只對能夠適合機器的記憶體切實有限的數據集。

　　要使InnoDB或MyISAM支持哈希索引，可以通過偽哈希索引來實現，叫自適應哈希索引。

　　主要通過增加一個欄位，存儲hash值，將hash值建立索引，在插入和更新的時候，建立觸發器，自動添加計算後的hash到表裡。

1.1.8 其他的索引

FULLTEXT：全文索引
RTREE：R樹索引

1.2 MySQL索引管理

　　索引建立在表的列上(欄位)的。

　　在where後面的列建立索引才會加快查詢速度。

　　pages<---索引（屬性）<----查數據。

添加索引的方法：

alter table test add index index_name(name);
create index index_name on test(name);

語法格式:

alter table 表 add index 索引名稱(name);

1.2.1 創建普通索引

創建普通索引方法一：

mysql> ALTER TABLE PLAYERS ADD INDEX   name_idx(NAME);
mysql> desc PLAYERS;
+------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field      | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| NAME       | char(15)    | NO   | MUL | NULL    |       |

創建普通索引方法二：

mysql> ALTER TABLE PLAYERS ADD INDEX   name_idx(NAME);
mysql> desc PLAYERS;
+------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field      | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| NAME       | char(15)    | NO   | MUL | NULL    |       |

1.2.2 刪除索引

alter table PLAYERS delete INDEX  name_idx;
mysql> show index from  PLAYERS\G
*************************** 1. row ***************************
        Table: PLAYERS
   Non_unique: 0
     Key_name: PRIMARY
 Seq_in_index: 1
  Column_name: PLAYERNO
    Collation: A
  Cardinality: 14
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: 
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment:

1.3 MySQL中的約束索引

主鍵索引

　　只能有一個主鍵。

　　主鍵索引:列的內容是唯一值,例如學號.

　　表創建的時候至少要有一個主鍵索引，最好和業務無關。

普通索引

　　加快查詢速度，工作中優化資料庫的關鍵。

　　在合適的列上建立索引，讓數據查詢更高效。

create index index_name on test(name);
alter table test add index index_name(name);

用了索引，查一堆內容。

　　在where條件關鍵字後面的列建立索引才會加快查詢速度.

select id,name from test where state=1 order by id group by name;

唯一索引

　　內容唯一，但不是主鍵。

create unique index index_name on test(name);

1.3.1 創建主鍵索引

　　建立表時

CREATE TABLE `test` (
`id` int(4) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` char(20) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=UTF8;

　　建立表後增加

CREATE TABLE `test` (
`id` int(4) NOT NULL,
`name` char(20) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=UTF8;

增加自增主鍵

alter table test change id id int(4) primary key 
not null auto_increment;

1.3.2 使用欄位首碼創建索引及聯合索引

首碼索引：根據欄位的前N個字元建立索引

create index index_name on test(name(8));

聯合索引：多個欄位建立一個索引。

where a女生 and b身高165 and c身材好
index(a,b,c)

　　特點：首碼生效特性。

a,ab,abc 可以走索引。
b ac bc c 不走索引(5.6之後 ac 可以走主鍵索引)。

　　原則：把最常用來作為條件查詢的列放在前面。

示例:

創建表

 create table people (id int not null auto_increment ,name char(20),sr(20),sex int ,age int, primary key (id));

創建聯合索引

mysql> alter table people  add key name_sex_idx(name,sex)
    -> ;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

   查看索引的類型

mysql> desc people;
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+
| Field | Type     | Null | Key | Default | Extra          |
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+
| id    | int(11)  | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| name  | char(20) | YES  | MUL | NULL    |                |
| sex   | int(11)  | YES  |     | NULL    |                |
| age   | int(11)  | YES  |     | NULL    |                |
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+

建立唯一鍵索引

mysql> alter table people add unique key age_uidx(age);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

   查看數據表

mysql> desc people;
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+
| Field | Type     | Null | Key | Default | Extra          |
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+
| id    | int(11)  | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| name  | char(20) | YES  | MUL | NULL    |                |
| sex   | int(11)  | YES  |     | NULL    |                |
| age   | int(11)  | YES  | UNI | NULL    |                |
+-------+----------+------+-----+---------+----------------+
4 rows in set (0.00 sec)

　　聯合主鍵是聯合索引的特殊形式

PRIMARY KEY (`Host`,`User`)
alter table test add sex char(4) not null;
create index ind_name_sex on test(name,sex);

首碼加聯合索引

create index index_name on test(name(8),sex(2));

1.4 SQL語句優化

1.4.1 企業SQL優化思路

　　1、把一個大的不使用索引的SQL語句按照功能進行拆分

　　2、長的SQL語句無法使用索引，能不能變成2條短的SQL語句讓它分別使用上索引。

　　3、對SQL語句功能的拆分和修改

　　4、減少“爛”SQL由運維（DBA）和開發交流（確認），共同確定如何改，最終由DBA執行

　　5、制定開發流程

1.4.2 不適合走索引的場景

　　1、唯一值少的列上不適合建立索引或者建立索引效率低。例如：性別列

　　2、小表可以不建立索引，100條記錄。

　　3、對於數據倉庫，大量全表掃描的情況，建索引反而會慢

1.4.3 查看表的唯一值數量

select count(distinct user) from mysql.user;
select count(distinct user,host) from mysql.user;

1.4.4 建立索引流程

　　1、找到慢SQL。

show processlist;

　　　　記錄慢查詢日誌。

　　2、explain select句,條件列多。

　　3、查看表的唯一值數量：

select count(distinct user) from mysql.user;
select count(distinct user,host) from mysql.user;

　　　　條件列多。可以考慮建立聯合索引。

　　4、建立索引(流量低谷)

force index

　　5、拆開語句（和開發）。

　　6、like '%%'不用mysql

　　7、進行判斷重覆的行數

查看行數:

mysql> select count(*) from city;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|     4079 |
+----------+
1 row in set (0.00 sec)

查看去重後的行數：

mysql> select count(distinct countrycode) from city;
+-----------------------------+
| count(distinct countrycode) |
+-----------------------------+
|                         232 |
+-----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

1.5 用expain查看SQL的執行計劃

　　在工作中，我們用於捕捉性能問題最常用的就是打開慢查詢，定位執行效率差的SQL，那麼當我們定位到一個SQL以後還不算完事，我們還需要知道該SQL的執行計劃，比如是全表掃描，還是索引掃描，這些都需要通過EXPLAIN去完成。

　　EXPLAIN命令是查看優化器如何決定執行查詢的主要方法。可以幫助我們深入瞭解MySQL的基於開銷的優化器，還可以獲得很多可能被優化器考慮到的訪問策略的細節，以及當運行SQL語句時哪種策略預計會被優化器採用。

　　需要註意的是，生成的QEP並不確定，它可能會根據很多因素髮生改變。MySQL不會將一個QEP和某個給定查詢綁定，QEP將由SQL語句每次執行時的實際情況確定，即便使用存儲過程也是如此。儘管在存儲過程中SQL語句都是預先解析過的，但QEP仍然會在每次調用存儲過程的時候才被確定。

1.5.1 查看 select 語句的執行過程

mysql> explain select id,name from test where name='clsn';
+----+-------------+-------+------+---------------+----------+---------+-------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key      | key_len | ref   | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+------+---------------+----------+---------+-------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | test  | ref  | name_idx      | name_idx | 24      | const |    1 | Using where |
+----+-------------+-------+------+---------------+----------+---------+-------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

　　SQL_NO_CACHE的作用是禁止緩存查詢結果。

使用where條件查找

mysql> explain select user,host from mysql.user where user='root' and host='127.0.0.1';
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------------+------+-------------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys | key     | key_len | ref         | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | user  | const | PRIMARY       | PRIMARY | 228     | const,const |    1 | Using index |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

1.5.2 通過執行計劃可以知道什麼？

mysql> explain select d1.age, t2.id from (select age,name from t1 where id in (1,2))d1, t2 where d1.age=t2.age group by d1.age, t2.id order by t2.id;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+--------+------+---------------------------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref    | rows | Extra                           |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+--------+------+---------------------------------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL   |    2 | Using temporary; Using filesort |
|  1 | PRIMARY     | t2         | ref   | age           | age     | 5       | d1.age |    1 | Using where; Using index        |
|  2 | DERIVED     | t1         | range | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | NULL   |    2 | Using where                     |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+--------+------+---------------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

1.5.3 MySQL執行計劃調用方式

1.EXPLAIN SELECT ……
2.EXPLAIN EXTENDED SELECT ……
　　將執行計劃"反編譯"成SELECT語句，運行SHOW WARNINGS 可得到被MySQL優化器優化後的查詢語句
3.EXPLAIN PARTITIONS SELECT ……
　　用於分區表的EXPLAIN生成QEP的信息

1.5.4 執行計劃包含的信息

+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+

1.5.5 id

　　包含一組數字，表示查詢中執行select子句或操作表的順序

【示例一】id相同，執行順序由上至下

mysql> explain select t2.* from t1, t2, t3 where t1.id=t2.id and t1.id=t3.id and t1.name='';
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+------------+------+--------------------------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys | key     | key_len | ref        | rows | Extra                    |
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+------------+------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | t1    | ref    | PRIMARY,name  | name    | 63      | const      |    1 | Using where; Using index |
|  1 | SIMPLE      | t2    | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | test.t1.id |    1 |                          |
|  1 | SIMPLE      | t3    | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | test.t1.id |    1 | Using index              |
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+------------+------+--------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

【示例二】如果是子查詢，id的序號會遞增，id值越大優先順序越高，越先被執行

mysql> explain select t2.* from t2 where id = (select id from t1 where id = (select t3.id from t3 where t3.name=''));
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra                                               |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-----------------------------------------------------+
|  1 | PRIMARY     | NULL  | NULL | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL | Impossible WHERE noticed after reading const tables |
|  2 | SUBQUERY    | NULL  | NULL | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL | no matching row in const table                      |
|  3 | SUBQUERY    | t3    | ref  | name          | name | 63      |      |    1 | Using where; Using index                            |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-----------------------------------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

【示例三】id如果相同，可以認為是一組，從上往下順序執行；在所有組中，id值越大，優先順序越高，越先執行

mysql> explain select t2.* from (select t3.id from t3 where t3.name='')s1, t2 where s1.id=t2.id;
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+--------------------------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra                    |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+--------------------------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 |                          |
|  1 | PRIMARY     | t2         | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | const |    1 |                          |
|  2 | DERIVED     | t3         | ref    | name          | name    | 63      |       |    1 | Using where; Using index |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+--------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

1.5.6 select_type

示查詢中每個select子句的類型（簡單OR複雜）
    a. SIMPLE：查詢中不包含子查詢或者UNION
    b. 查詢中若包含任何複雜的子部分，最外層查詢則被標記為：PRIMARY
    c. 在SELECT或WHERE列表中包含了子查詢，該子查詢被標記為：SUBQUERY
    d. 在FROM列表中包含的子查詢被標記為：DERIVED（衍生）用來表示包含在from子句中的子查詢的select，mysql會遞歸執行並將結果放到一個臨時表中。伺服器內部稱為"派生表"，因為該臨時表是從子查詢中派生出來的
    e. 若第二個SELECT出現在UNION之後，則被標記為UNION；若UNION包含在FROM子句的子查詢中，外層SELECT將被標記為：DERIVED
    f. 從UNION表獲取結果的SELECT被標記為：UNION RESULT

說明：

SUBQUERY和UNION還可以被標記為DEPENDENT和UNCACHEABLE。
DEPENDENT意味著select依賴於外層查詢中發現的數據。
UNCACHEABLE意味著select中的某些 特性阻止結果被緩存於一個item_cache中。

【示例】

mysql> explain select d1.name, ( select id from t3) d2 from (select id,name from t1 where name='')d1 union (select name,id from t2);
+----+
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  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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