一次900万 数据量的 SQL 查询优化分析

来源 ：

https://www.jianshu.com/p/0768ebc4e28d

有一张流水表，未分库分表，目前的数据量为950w，分页查询使用到了limit，优化之前的查询耗时167s左右 (execution: 16s831ms, fetching: 107 ms)

按照下文的方式调整SQL后，耗时347ms (execution: 163 ms, fetching: 184 ms)；优化前的SQL类似这样：

-- 优化前SQL
SELECT  各种字段
FROM `table_name`
WHERE 各种条件
LIMIT 0,10;

优化后SQL是这样的（这种优化手段在高性能MySQL中有提及）:

-- 优化后SQLSELECT  各种字段FROM `table_name` main_taleRIGHT JOIN (SELECT  子查询只查主键FROM `table_name`WHERE 各种条件LIMIT 0,10;) temp_table ON temp_table.主键 = main_table.主键

一，前言

首先说明一下MySQL的版本：

mysql> select version();
+-----------+
| version() |
+-----------+
| 5.7.17    |
+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

再看一下表结构：

mysql> desc test;+--------+---------------------+------+-----+---------+----------------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+--------+---------------------+------+-----+---------+----------------+| id | bigint(20) unsigned | NO | PRI | NULL | auto_increment || val | int(10) unsigned | NO | MUL | 0 |                || source | int(10) unsigned | NO | | 0       | |+--------+---------------------+------+-----+---------+----------------+3 rows in set (0.00 sec)

id为自增主键，val为非唯一索引。

灌入大量数据，共500万：

mysql> select count(*) from test;
+----------+
| count(*) |
+----------+
| 5242882 |
+----------+
1 row in set (4.25 sec)

我们知道，当limit offset rows中的offset很大时，会出现效率问题：

mysql> select * from test where val=4 limit 300000,5;+---------+-----+--------+| id | val | source |+---------+-----+--------+| 3327622 |   4 | 4 || 3327632 |   4 | 4 || 3327642 |   4 | 4 || 3327652 |   4 | 4 || 3327662 |   4 | 4 |+---------+-----+--------+5 rows in set (15.98 sec)

为了达到相同的目的，我们一般会改写成如下语句：

mysql> select * from test a inner join (select id from test where val=4 limit 300000,5) b on a.id=b.id;
+---------+-----+--------+---------+
| id | val | source | id |
+---------+-----+--------+---------+
| 3327622 | 4 |      4 | 3327622 |
| 3327632 |   4 | 4 | 3327632 |
| 3327642 | 4 |      4 | 3327642 |
| 3327652 |   4 | 4 | 3327652 |
| 3327662 | 4 |      4 | 3327662 |
+---------+-----+--------+---------+
5 rows in set (0.38 sec)

时间相差很明显。

为什么会出现上面的结果？我们看一下select * from test where val=4 limit 300000,5;的查询过程：

查询到索引叶子节点数据。根据叶子节点上的主键值去聚簇索引上查询需要的全部字段值。

类似于下面这张图：

像上面这样，需要查询300005次索引节点，查询300005次聚簇索引的数据，最后再将结果过滤掉前300000条，取出最后5条。MySQL耗费了大量随机I/O在查询聚簇索引的数据上，而有300000次随机I/O查询到的数据是不会出现在结果集当中的。

肯定会有人问：既然一开始是利用索引的，为什么不先沿着索引叶子节点查询到最后需要的5个节点，然后再去聚簇索引中查询实际数据。这样只需要5次随机I/O，类似于下面图片的过程：

其实我也想问这个问题。

证实

下面我们实际操作一下来证实上述的推论：

为了证实 select*fromtestwhereval=4limit300000,5是扫描300005个索引节点和300005个聚簇索引上的数据节点，我们需要知道MySQL有没有办法统计在一个sql中通过索引节点查询数据节点的次数。我先试了Handlerread*系列，很遗憾没有一个变量能满足条件。

我只能通过间接的方式来证实：

InnoDB中有buffer pool。里面存有最近访问过的数据页，包括数据页和索引页。所以我们需要运行两个sql，来比较buffer pool中的数据页的数量。

预测结果是运行 select*fromtest a inner join(selectidfromtestwhereval=4limit300000,5); 之后，buffer pool中的数据页的数量远远少于 select*fromtestwhereval=4limit300000,5;对应的数量，因为前一个sql只访问5次数据页，而后一个sql访问300005次数据页。

select*fromtestwhereval=4limit300000,5

mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('val','primary') and TABLE_NAME like '%test%' group by index_name;Empty set (0.04 sec)

可以看出，目前buffer pool中没有关于test表的数据页。

mysql> select * from test where val=4 limit 300000,5;
+---------+-----+--------+
| id | val | source |
+---------+-----+--------+|
3327622 |   4 | 4 |
| 3327632 |   4 | 4 |
| 3327642 |   4 | 4 |
| 3327652 |   4 | 4 |
| 3327662 |   4 | 4 |
+---------+-----+--------+
5 rows in set (26.19 sec)

mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('val','primary') and TABLE_NAME like '%test%' group by index_name;
+------------+----------+
| index_name | count(*) |
+------------+----------+
| PRIMARY | 4098 |
| val |      208 |
+------------+----------+2 rows in set (0.04 sec)

可以看出，此时buffer pool中关于test表有4098个数据页，208个索引页。

select*fromtest a inner join(selectidfromtestwhereval=4limit300000,5);为了防止上次试验的影响，我们需要清空buffer pool，可以通过重启mysql来实现。然后再次运行优化后的SQL：

mysqladmin shutdown/usr/local/bin/mysqld_safe &

mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('val','primary') and TABLE_NAME like '%test%' group by index_name;

Empty set (0.03 sec)

运行sql：

mysql> select * from test a inner join (select id from test where val=4 limit 300000,5) b on a.id=b.id;+---------+-----+--------+---------+| id | val | source | id |+---------+-----+--------+---------+| 3327622 | 4 |      4 | 3327622 || 3327632 |   4 | 4 | 3327632 || 3327642 | 4 |      4 | 3327642 || 3327652 |   4 | 4 | 3327652 || 3327662 | 4 |      4 | 3327662 |+---------+-----+--------+---------+5 rows in set (0.09 sec)

mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('val','primary') and TABLE_NAME like '%test%' group by index_name;+------------+----------+| index_name | count(*) |+------------+----------+| PRIMARY | 5 || val |      390 |+------------+----------+2 rows in set (0.03 sec)

我们可以看明显的看出两者的差别：第一个sql加载了4098个数据页到buffer pool，而第二个sql只加载了5个数据页到buffer pool。符合我们的预测。

也证实了为什么第一个sql会慢：读取大量的无用数据行（300000），最后却抛弃掉。

而且这会造成一个问题：加载了很多热点不是很高的数据页到buffer pool，会造成buffer pool的污染，占用buffer pool的空间。遇到的问题

为了在每次重启时确保清空buffer pool，我们需要关闭innodbbufferpooldumpatshutdown和innodbbufferpoolloadatstartup，这两个选项能够控制数据库关闭时dump出buffer pool中的数据和在数据库开启时载入在磁盘上备份buffer pool的数据。

参考资料：

  • https://explainextended.com/2009/10/23/mysql-order-by-limit-performance-late-row-lookups/

  • https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-information-schema-buffer-pool-tables.html

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