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SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

作者: 風過無痕的部落格

場景

用的資料庫是mysql5.6,下面簡單的介紹下場景。

課程表

create table Course(
c_id int PRIMARY KEY,
name varchar(10)
)      

資料100條。

學生表

create table Student(
id int PRIMARY KEY,
name varchar(10)
)      

資料70000條。

學生成績表

CREATE table SC(
    sc_id int PRIMARY KEY,   
    s_id int,  
    c_id int,  
    score int
)      

資料70w條。

查詢目的:

查找國文考100分的考生。

查詢語句:

select s.* from Student s
where s.s_id in (  
    select s_id   
    from SC sc   
    where sc.c_id = 0 and sc.score = 100 )      

執行時間:30248.271s

暈,為什麼這麼慢,先來檢視下查詢計劃:

EXPLAIN
select s.* from Student s 
  where s.s_id in ( 
    select s_id  
    from SC sc  
    where sc.c_id = 0 and sc.score = 100 )      
SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

發現沒有用到索引,type全是ALL,那麼首先想到的就是建立一個索引,建立索引的字段當然是在where條件的字段。

先給sc表的c_id和score建個索引。

CREATE index sc_c_id_index on SC(c_id);
CREATE index sc_score_index on SC(score);      

再次執行上述查詢語句,時間為: 1.054s

快了3w多倍,大大縮短了查詢時間,看來索引能極大程度的提高查詢效率,建索引很有必要,很多時候都忘記建。

索引了,資料量小的的時候壓根沒感覺,這優化的感覺挺爽。

但是1s的時間還是太長了,還能進行優化嗎,仔細看執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

檢視優化後的sql:

SELECT
    `YSB`.`s`.`s_id` AS `s_id`,  
    `YSB`.`s`.`name` AS `name`
FROM  
    `YSB`.`Student` `s`
WHERE   
    < in_optimizer > (     
        `YSB`.`s`.`s_id` ,< EXISTS > (     
            SELECT          
                1         
            FROM           
                `YSB`.`SC` `sc`    
            WHERE          
                (          
                  (`YSB`.`sc`.`c_id` = 0)                  
                  AND (`YSB`.`sc`.`score` = 100)                 
                  AND (    
                      < CACHE > (`YSB`.`s`.`s_id`) = `YSB`.`sc`.`s_id`                   
                  )    
              )     
      ) 
  )      

補充:這裡有網友問怎麼檢視優化後的語句。

方法如下:

在指令視窗執行

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

有type=all

按照我之前的想法,該sql的執行的順序應該是先執行子查詢。

select s_id
from SC sc 
where sc.c_id = 0 and sc.score = 100      

耗時:0.001s

得到如下結果:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

然後再執行

select s.* 
from Student s 
where s.s_id in(7,29,5000)      

耗時:0.001s

這樣就是相當快了啊,Mysql竟然不是先執行裡層的查詢,而是将sql優化成了exists子句,并出現了EPENDENT SUBQUERY,

mysql是先執行外層查詢,再執行裡層的查詢,這樣就要循環70007*8次。

那麼改用連接配接查詢呢?

SELECT s.* from
Student s
INNER JOIN SC sc
on sc.s_id = s.s_id
where sc.c_id=0 and sc.score=100      

這裡為了重新分析連接配接查詢的情況,先暫時删除索引​

​sc_c_id_index,sc_score_index​

​ 。

執行時間是:0.057s

效率有所提高,看看執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

這裡有連表的情況出現,我猜想是不是要給sc表的s_id建立個索引

CREATE index sc_s_id_index on SC(s_id);
show index from SC      
SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

在執行連接配接查詢

時間: 1.076s, 竟然時間還變長了,什麼原因?檢視執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

優化後的查詢語句為:

SELECT  
    `YSB`.`s`.`s_id` AS `s_id`,   
    `YSB`.`s`.`name` AS `name`
FROM   
    `YSB`.`Student` `s`
JOIN `YSB`.`SC` `sc`
WHERE  
    (     
        (         
            `YSB`.`sc`.`s_id` = `YSB`.`s`.`s_id`       
        )   
        AND (`YSB`.`sc`.`score` = 100)    
        AND (`YSB`.`sc`.`c_id` = 0)  
    )      

貌似是先做的連接配接查詢,再進行的where條件過濾。

回到前面的執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

這裡是先做的where條件過濾,再做連表,執行計劃還不是固定的,那麼我們先看下标準的sql執行順序:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

正常情況下是先join再進行where過濾,但是我們這裡的情況,如果先join,将會有70w條資料發送join做操,是以先執行where 。

過濾是明智方案,現在為了排除mysql的查詢優化,我自己寫一條優化後的sql 。

SELECT   
    s.*
FROM   
    (     
        SELECT      
            *     
        FROM       
            SC sc   
        WHERE       
            sc.c_id = 0    
        AND sc.score = 100  
    ) t
INNER JOIN Student s ON t.s_id = s.s_id      

即先執行sc表的過濾,再進行表連接配接,執行時間為:0.054s 。

和之前沒有建s_id索引的時間差不多。

檢視執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

先提取sc再連表,這樣效率就高多了,現在的問題是提取sc的時候出現了掃描表,那麼現在可以明确需要建立相關索引。

CREATE index sc_c_id_index on SC(c_id);
CREATE index sc_score_index on SC(score);      

再執行查詢:

SELECT   
    s.*
FROM   
    (    
        SELECT     
            *    
        FROM      
            SC sc    
        WHERE        
            sc.c_id = 0    
        AND sc.score = 100   
    ) t
INNER JOIN Student s ON t.s_id = s.s_id      

執行時間為:0.001s,這個時間相當靠譜,快了50倍。

執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

我們會看到,先提取sc,再連表,都用到了索引。

那麼再來執行下sql。

SELECT s.* from
Student s
INNER JOIN SC sc
on sc.s_id = s.s_id
where sc.c_id=0 and sc.score=100      

執行時間0.001s

執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

這裡是mysql進行了查詢語句優化,先執行了where過濾,再執行連接配接操作,且都用到了索引。

2015-04-30日補充:最近又重新導入一些生産資料,經測試發現,前幾天優化完的sql執行效率又變低了。

調整内容為SC表的資料增長到300W,學生分數更為離散。

先回顧下:

​show index from SC​

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

執行sql

SELECT s.* from
Student s
INNER JOIN SC sc
on sc.s_id = s.s_id
where sc.c_id=81 and sc.score=84      

執行時間:0.061s,這個時間稍微慢了點。執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

這裡用到了intersect并集操作,即兩個索引同時檢索的結果再求并集,再看字段score和c_id的區分度。

單從一個字段看,區分度都不是很大,從SC表檢索,​

​c_id=81​

​​檢索的結果是70001,​

​score=84​

​的結果是39425。

而​

​c_id=81 and score=84​

​ 的結果是897,即這兩個字段聯合起來的區分度是比較高的,是以建立聯合索引查詢效率。

将會更高,從另外一個角度看,該表的資料是300w,以後會更多,就索引存儲而言,都是不小的數目,随着資料量的。

增加,索引就不能全部加載到記憶體,而是要從磁盤去讀取,這樣索引的個數越多,讀磁盤的開銷就越大,是以根據具體。

業務情況建立多列的聯合索引是必要的,那麼我們來試試吧。

alter table SC drop index sc_c_id_index;
alter table SC drop index sc_score_index;
create index sc_c_id_score_index on SC(c_id,score);      

執行上述查詢語句,消耗時間為:0.007s,這個速度還是可以接收的。

執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

該語句的優化暫時告一段落。

總結

  1. mysql嵌套子查詢效率确實比較低
  2. 可以将其優化成連接配接查詢
  3. 連接配接表時,可以先用where條件對表進行過濾,然後做表連接配接

    (雖然mysql會對連表語句做優化)

  4. 建立合适的索引,必要時建立多列聯合索引
  5. 學會分析sql執行計劃,mysql會對sql進行優化,是以分析執行計劃很重要

索引優化

上面講到子查詢的優化,以及如何建立索引,而且在多個字段索引時,分别對字段建立了單個索引。

後面發現其實建立聯合索引效率會更高,尤其是在資料量較大,單個列區分度不高的情況下。

單列索引

查詢語句如下:

select * from user_test_copy where sex = 2 and type = 2 and age = 10      

索引:

CREATE index user_test_index_sex on user_test_copy(sex);
CREATE index user_test_index_type on user_test_copy(type);
CREATE index user_test_index_age on user_test_copy(age);      

分别對sex,type,age字段做了索引,資料量為300w,查詢時間:0.415s執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

發現 ​

​type=index_merge​

這是mysql對多個單列索引的優化,對結果集采用intersect并集操作

多列索引

我們可以在這3個列上建立多列索引,将表copy一份以便做測試

create index user_test_index_sex_type_age on user_test(sex,type,age);      

查詢語句:

select * from user_test where sex = 2 and type = 2 and age = 10      

執行時間:0.032s,快了10多倍,且多列索引的區分度越高,提高的速度也越多

執行計劃:

SQL優化的魅力!從 30248s 到 0.001s

最左字首

多列索引還有最左字首的特性:

執行一下語句:

select * from user_test where sex = 2
select * from user_test where sex = 2 and type = 2
select * from user_test where sex = 2 and age = 10      

都會使用到索引,即索引的第一個字段sex要出現在where條件中

索引覆寫

就是查詢的列都建立了索引,這樣在擷取結果集的時候不用再去磁盤擷取其它列的資料,直接傳回索引資料即可

如:

select sex,type,age from user_test where sex = 2 and type = 2 and age = 10      

執行時間:0.003s

要比取所有字段快的多

排序

select * from user_test where sex = 2 and type = 2 ORDER BY user_name      

時間:0.139s

在排序字段上建立索引會提高排序的效率

create index user_name_index on user_test(user_name)      

最後附上一些sql調優的總結,以後有時間再深入研究

  1. 列類型盡量定義成數值類型,且長度盡可能短,如主鍵和外鍵,類型字段等等
  2. 建立單列索引
  3. 根據需要建立多列聯合索引

    當單個列過濾之後還有很多資料,那麼索引的效率将會比較低,即列的區分度較低,

    那麼如果在多個列上建立索引,那麼多個列的區分度就大多了,将會有顯著的效率提高。

  4. 根據業務場景建立覆寫索引

    隻查詢業務需要的字段,如果這些字段被索引覆寫,将極大的提高查詢效率

  5. 多表連接配接的字段上需要建立索引 這樣可以極大的提高表連接配接的效率
  6. where條件字段上需要建立索引
  7. 排序字段上需要建立索引
  8. 分組字段上需要建立索引
  9. Where條件上不要使用運算函數,以免索引失效

有道無術,術可成;有術無道,止于術