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MySQL索引分析和優化解決方案

2024-07-24 12:55:08
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供稿:網友
一、什么是索引?

  索引用來快速地尋找那些具有特定值的記錄,所有mysql索引都以b-樹的形式保存。如果沒有索引,執行查詢時mysql必須從第一個記錄開始掃描整個表的所有記錄,直至找到符合要求的記錄。表里面的記錄數量越多,這個操作的代價就越高。如果作為搜索條件的列上已經創建了索引,mysql無需掃描任何記錄即可迅速得到目標記錄所在的位置。如果表有1000個記錄,通過索引查找記錄至少要比順序掃描記錄快100倍。

  假設我們創建了一個名為people的表:

create table people ( peopleid smallint not null, name char(50) not null );

  然后,我們完全隨機把1000個不同name值插入到people表。下圖顯示了people表所在數據文件的一小部分:




  可以看到,在數據文件中name列沒有任何明確的次序。如果我們創建了name列的索引,mysql將在索引中排序name列:



  對于索引中的每一項,mysql在內部為它保存一個數據文件中實際記錄所在位置的“指針”。因此,如果我們要查找name等于“mike”記錄的peopleid(sql命令為“select peopleid from people where name=/'mike/';”),mysql能夠在name的索引中查找“mike”值,然后直接轉到數據文件中相應的行,準確地返回該行的peopleid(999)。在這個過程中,mysql只需處理一個行就可以返回結果。如果沒有“name”列的索引,mysql要掃描數據文件中的所有記錄,即1000個記錄!顯然,需要mysql處理的記錄數量越少,則它完成任務的速度就越快。

  二、索引的類型

  mysql提供多種索引類型供選擇:
  • 普通索引

    這是最基本的索引類型,而且它沒有唯一性之類的限制。普通索引可以通過以下幾種方式創建:

    • 創建索引,例如create index <索引的名字> on tablename (列的列表);
    • 修改表,例如alter table tablename add index [索引的名字] (列的列表);
    • 創建表的時候指定索引,例如create table tablename ( [...], index [索引的名字] (列的列表) );

  • 唯一性索引

    這種索引和前面的“普通索引”基本相同,但有一個區別:索引列的所有值都只能出現一次,即必須唯一。唯一性索引可以用以下幾種方式創建:

    • 創建索引,例如create unique index <索引的名字> on tablename (列的列表);
    • 修改表,例如alter table tablename add unique [索引的名字] (列的列表);
    • 創建表的時候指定索引,例如create table tablename ( [...], unique [索引的名字] (列的列表) );

  • 主鍵

    主鍵是一種唯一性索引,但它必須指定為“primary key”。如果你曾經用過auto_increment類型的列,你可能已經熟悉主鍵之類的概念了。主鍵一般在創建表的時候指定,例如“create table tablename ( [...], primary key (列的列表) ); ”。但是,我們也可以通過修改表的方式加入主鍵,例如“alter table tablename add primary key (列的列表); ”。每個表只能有一個主鍵。
     
  • 全文索引

    mysql從3.23.23版開始支持全文索引和全文檢索。在mysql中,全文索引的索引類型為fulltext。全文索引可以在varchar或者text類型的列上創建。它可以通過create table命令創建,也可以通過alter table或create index命令創建。對于大規模的數據集,通過alter table(或者create index)命令創建全文索引要比把記錄插入帶有全文索引的空表更快。本文下面的討論不再涉及全文索引,要了解更多信息,請參見mysql documentation
  三、單列索引與多列索引

  索引可以是單列索引,也可以是多列索引。下面我們通過具體的例子來說明這兩種索引的區別。假設有這樣一個people表:

alter table people add index fname_lname_age (firstname,lastname,age);

  由于索引文件以b-樹格式保存,mysql能夠立即轉到合適的firstname,然后再轉到合適的lastname,最后轉到合適的age。在沒有掃描數據文件任何一個記錄的情況下,mysql就正確地找出了搜索的目標記錄!

  那么,如果在firstname、lastname、age這三個列上分別創建單列索引,效果是否和創建一個firstname、lastname、age的多列索引一樣呢?答案是否定的,兩者完全不同。當我們執行查詢的時候,mysql只能使用一個索引。如果你有三個單列的索引,mysql會試圖選擇一個限制最嚴格的索引。但是,即使是限制最嚴格的單列索引,它的限制能力也肯定遠遠低于firstname、lastname、age這三個列上的多列索引。

  四、最左前綴

  多列索引還有另外一個優點,它通過稱為最左前綴(leftmost prefixing)的概念體現出來。繼續考慮前面的例子,現在我們有一個firstname、lastname、age列上的多列索引,我們稱這個索引為fname_lname_age。當搜索條件是以下各種列的組合時,mysql將使用fname_lname_age索引:
  • firstname,lastname,age
  • firstname,lastname
  • firstname
  從另一方面理解,它相當于我們創建了(firstname,lastname,age)、(firstname,lastname)以及(firstname)這些列組合上的索引。下面這些查詢都能夠使用這個fname_lname_age索引:
 
tabletypepossible_keyskeykey_lenrefrowsextra
peoplereffname_lname_agefname_lname_age102const,const,const1where used

  下面我們就來看看這個explain分析結果的含義。
  • table:這是表的名字。

  • type:連接操作的類型。下面是mysql文檔關于ref連接類型的說明:

    “對于每一種與另一個表中記錄的組合,mysql將從當前的表讀取所有帶有匹配索引值的記錄。如果連接操作只使用鍵的最左前綴,或者如果鍵不是unique或primary key類型(換句話說,如果連接操作不能根據鍵值選擇出唯一行),則mysql使用ref連接類型。如果連接操作所用的鍵只匹配少量的記錄,則ref是一種好的連接類型。”

    在本例中,由于索引不是unique類型,ref是我們能夠得到的最好連接類型。

    如果explain顯示連接類型是“all”,而且你并不想從表里面選擇出大多數記錄,那么mysql的操作效率將非常低,因為它要掃描整個表。你可以加入更多的索引來解決這個問題。預知更多信息,請參見mysql的手冊說明。

  • possible_keys

    可能可以利用的索引的名字。這里的索引名字是創建索引時指定的索引昵稱;如果索引沒有昵稱,則默認顯示的是索引中第一個列的名字(在本例中,它是“firstname”)。默認索引名字的含義往往不是很明顯。

  • key

    它顯示了mysql實際使用的索引的名字。如果它為空(或null),則mysql不使用索引。

  • key_len

    索引中被使用部分的長度,以字節計。在本例中,key_len是102,其中firstname占50字節,lastname占50字節,age占2字節。如果mysql只使用索引中的firstname部分,則key_len將是50。

  • ref

    它顯示的是列的名字(或單詞“const”),mysql將根據這些列來選擇行。在本例中,mysql根據三個常量選擇行。

  • rows

    mysql所認為的它在找到正確的結果之前必須掃描的記錄數。顯然,這里最理想的數字就是1。

  • extra

    這里可能出現許多不同的選項,其中大多數將對查詢產生負面影響。在本例中,mysql只是提醒我們它將用where子句限制搜索結果集。
  七、索引的缺點

  到目前為止,我們討論的都是索引的優點。事實上,索引也是有缺點的。

  首先,索引要占用磁盤空間。通常情況下,這個問題不是很突出。但是,如果你創建每一種可能列組合的索引,索引文件體積的增長速度將遠遠超過數據文件。如果你有一個很大的表,索引文件的大小可能達到操作系統允許的最大文件限制。

  第二,對于需要寫入數據的操作,比如delete、update以及insert操作,索引會降低它們的速度。這是因為mysql不僅要把改動數據寫入數據文件,而且它還要把這些改動寫入索引文件。

  【結束語】

  在大型數據庫中,索引是提高速度的一個關鍵因素。不管表的結構是多么簡單,一次500000行的表掃描操作無論如何不會快。如果你的網站上也有這種大規模的表,那么你確實應該花些時間去分析可以采用哪些索引,并考慮是否可以改寫查詢以優化應用。要了解更多信息,請參見mysql manual。另外注意,本文假定你所使用的mysql是3.23版,部分查詢不能在3.22版mysql上執行。
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