五分鐘搞懂MySQL索引下推

三分惡發表於2021-09-09
MySql索引

大家好，我是老三，今天分享一個小知識點——索引下推。

如果你在面試中，聽到MySQL5.6”、“索引優化” 之類的詞語，你就要立馬get到，這個問的是“索引下推”。

什麼是索引下推

索引下推(Index Condition Pushdown，簡稱ICP)，是MySQL5.6版本的新特性，它能減少回表查詢次數，提高查詢效率。

索引下推優化的原理

我們先簡單瞭解一下MySQL大概的架構：

MySQL大概架構

MySQL服務層負責SQL語法解析、生成執行計劃等，並呼叫儲存引擎層去執行資料的儲存和檢索。

索引下推的下推其實就是指將部分上層（服務層）負責的事情，交給了下層（引擎層）去處理。

我們來具體看一下，在沒有使用ICP的情況下，MySQL的查詢：

  • 儲存引擎讀取索引記錄；
  • 根據索引中的主鍵值，定位並讀取完整的行記錄；
  • 儲存引擎把記錄交給Server層去檢測該記錄是否滿足WHERE條件。

使用ICP的情況下，查詢過程：

  • 儲存引擎讀取索引記錄（不是完整的行記錄）；
  • 判斷WHERE條件部分能否用索引中的列來做檢查，條件不滿足，則處理下一行索引記錄；
  • 條件滿足，使用索引中的主鍵去定位並讀取完整的行記錄（就是所謂的回表）；
  • 儲存引擎把記錄交給Server層，Server層檢測該記錄是否滿足WHERE條件的其餘部分。

索引下推的具體實踐

理論比較抽象，我們來上一個實踐。

使用一張使用者表tuser，表裡建立聯合索引（name, age）。

使用者表

如果現在有一個需求：檢索出表中名字第一個字是張，而且年齡是10歲的所有使用者。那麼，SQL語句是這麼寫的：

select * from tuser where name like '張%' and age=10;

假如你瞭解索引最左匹配原則，那麼就知道這個語句在搜尋索引樹的時候，只能用 張，找到的第一個滿足條件的記錄id為1。

B+樹聯合索引

那接下來的步驟是什麼呢？

沒有使用ICP

在MySQL 5.6之前，儲存引擎根據通過聯合索引找到name likelike '張%' 的主鍵id（1、4），逐一進行回表掃描，去聚簇索引找到完整的行記錄，server層再對資料根據age=10進行篩選。

我們看一下示意圖：

未使用ICP

可以看到需要回表兩次，把我們聯合索引的另一個欄位age浪費了。

使用ICP

而MySQL 5.6 以後， 儲存引擎根據（name，age）聯合索引，找到name likelike '張%'，由於聯合索引中包含age列，所以儲存引擎直接再聯合索引裡按照age=10過濾。按照過濾後的資料再一一進行回表掃描。

我們看一下示意圖：

使用ICP的示意圖

可以看到只回表了一次。

除此之外我們還可以看一下執行計劃，看到Extra一列裡 Using index condition，這就是用到了索引下推。

+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key      | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | tuser | NULL       | range | na_index      | na_index | 102     | NULL |    2 |    25.00 | Using index condition |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+

索引下推使用條件

  • 只能用於range、 ref、 eq_ref、ref_or_null訪問方法；
  • 只能用於InnoDB和 MyISAM儲存引擎及其分割槽表；
  • 對InnoDB儲存引擎來說，索引下推只適用於二級索引（也叫輔助索引）;

索引下推的目的是為了減少回表次數，也就是要減少IO操作。對於InnoDB的聚簇索引來說，資料和索引是在一起的，不存在回表這一說。

  • 引用了子查詢的條件不能下推；
  • 引用了儲存函式的條件不能下推，因為儲存引擎無法呼叫儲存函式。

相關係統引數

索引條件下推預設是開啟的，可以使用系統引數optimizer_switch來控制器是否開啟。

檢視預設狀態：

mysql> select @@optimizer_switch\G;
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch: index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_cost_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on
1 row in set (0.00 sec)

切換狀態：

set optimizer_switch="index_condition_pushdown=off";
set optimizer_switch="index_condition_pushdown=on";

參考：

[1].《 MySQL技術內幕 InnoDB儲存引擎》

[2]. 《MySQL實戰45講》

[3]. MySQL索引下推（ICP）簡單理解及例子

[4]. 一文讀懂什麼是MySQL索引下推（ICP）


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