MySQL性能优化之索引设计

上一篇给小伙伴们讲了关于SQL查询性能优化的相关技巧，一个好的查询SQL离不开合理的索引设计。这篇小二就来唠一唠怎么合理的设计一个索引来优化我们的查询速度，要是有不合理的地方...嗯..

当然啦，开个玩笑，欢迎小伙伴们指正！

通常情况下，字段类型的选择是需要根据业务来判断的，通常需要遵循以下几点。

下列各种类型表格内容来自菜鸟教程，权当备忘。

优化建议：

注意： INT(2)设置的为显示宽度，而不是整数的长度，需要配合 ZEROFILL 使用 。

例如 id 设置为 TINYINT(2) UNSIGNED ，表示无符号，可以存储的最大数值为255，其中 TINYINT(2) 没有配合 ZEROFILL 实际没有任何意义，例如插入数字200，长度虽然超过了两位，但是这个时候是可以插入成功的，查询结果同样为200；插入数字5时，同样查询结果为5。

而 TINYINT(2) 配合 ZEROFILL 后，当插入数字5时，实际存储的还是5，不过在查询是MySQL会在前面补上一个0，即查询出来的实际为 05 。

优化建议：

优化建议：

通常来说，考虑好表中每个字段应该使用什么类型和长度，建完表需要做的事情不是马上建立索引，而是先把相关主体业务开发完毕，然后把涉及该表的SQL都拿出来分析之后再建立索引。

尽量少建立单值索引( 唯一索引除外 )，应当设计一个或者两三个联合索引，让每一个联合索引都尽量去包含SQL语句中的 where、order by、group by 的字段，同时确保联合索引的字段顺序尽量满足SQL查询的最左前缀原则。

索引基数是指这个字段在表里总共有多少个不同的值，比如一张表总共100万行记录，其中有个性别字段，性别一共有三个值：男、女、保密，那么该字段的基数就是3。

如果对这种小基数字段建立索引的话，因为索引树中只有男、女、保密三个值，根本没法进行快速的二分查找，同时还需要回表查询，还不如全表扫描嘞。

一般建立索引，尽量使用那些基数比较大的字段，那么才能发挥出B+树快速二分查找的优势来。

在 where 和 order by 出现索引设计冲突时，是优先针对where去设计索引？还是优先针对order by设计索引？

通常情况下都是优先针对 where 来设计索引，因为通常情况下都是先 where 条件使用索引快速筛选出来符合条件的数据，然后对进行筛选出来的数据进行排序和分组，而 where 条件快速筛选出来的的数据往往不会很多。

对生产实际运行过程中，或者测试环境大数据量测试过程中发现的慢查询SQL进行特定的索引优化、代码优化等策略。

终于轮到实战了，小二最喜欢实战了。

写到这里不得不吐槽一下，这个金三银四的跳槽季节，年前提离职了，结果离职还没办完就封村整整两个礼拜了，呜呜呜...

上节小二就提到会有个很有意思的小案例，那么在疫情当下，门都出不去的日子，感觉这个例子更有意思了，咱们来讨论一下各种社交平台怎么做的用户信息搜索呢。

社交平台有一个小伙伴们都喜欢的功能，搜索好友信息，比如小二熟练的点开省份...城市..性别..年龄..身高...

咳咳咳...小二怎么可能干这种事情，小二的心里只有代码，嗯...没错，就是这样。

这个就可以说是对于用户信息的查询筛选了，通常这种表都是非常大数据量的，在不考虑分库分表的情况下，怎么通过索引配合SQL来优化呢？

通常我们在编写SQL是会写出类似如下的SQL来执行，有 where、order by、limit 等条件来查询。

那么接下来小二一个一个慢慢增加字段来分析分析，怎么根据业务场景来设计索引。

针对这种情况，很简单，设计一个联合索引 (provice, city, sex) 就完事了。

那么这时候有小伙伴就会说了，很简单啊，范围字段放最后咱还是知道的，联合索引改成 (provice, city, sex, age) 不就可以了。

嗯，是的，这么干没毛病，但是小伙伴们有没有想过有些人万一既喜欢帅哥又喜欢美女，别想歪了哈...，挺多小姐姐就既喜欢帅哥又喜欢美女的。

那么这个时候小姐姐就不搜索性别了，那么这个时候联合索引只能用到前两个字段了，那么不符合咱们的专业标准啊，咋办呢？这时候还是有办法的，咱们只需要动动小脑袋改改SQL就行了，在没有选择性别时判断一下，改成下面这样就可以了。

咋办嘞，同样往联合索引里面塞，例如 (provice, city, sex, hobby, xx, age) 。

针对这种多个范围查询的话，为了比较好的利用索引，在业务允许的情况下可以使用固定范围，然后数据库字段存储范围标识就可以了，这样就转化为了等值匹配，就可以很好地利用索引了。

例如最后登录时间字段不记录最后登录时间，而是记录设置字段is_login_within_seven_days 在7天内有登录则为1，否则为0，最后索引设计成 (provice, city, sex, hobby, xx, is_login_within_seven_days, age) 。

那么根据场景最后设计出来的这个索引可能已经可以覆盖大部分的查询流量了，那么如果还有其他一部分热度比较高的查询怎么办呢，办法也很简单啊，再加一两个索引即可。

例如通常会查询这个城市比较受欢迎(评分：score)的小姐姐，这时候添加一个联合索引 (provice, city, sex, score) 那么就可以了。

可以看出，索引时必须结合场景来设计的，思路就是尽量用不超过3个复杂的联合索引来抗住大部分的80%以上的常用查询流量，然后再用一两个二级索引来抗下一些非常用查询流量。

以上就是小二要给大家分享的索引设计，如果能动动你发财的小手给小二点个免费的赞就更好啦~

下篇小二就来讲讲MySQL事务和锁机制。

为了能最小化磁盘I/O MyISAM 存储引擎采用了很多数据库系统使用的一种策略 它采用一种机制将最经常访问的表保存在内存区块中

对索引区块来说 它维护着一个叫索引缓存(索引缓冲)的结构体 这个结构体中放著许多那些最常使用的索引区块的缓冲区块 对数据区块来说 MySQL没有使用特定的缓存 它依靠 *** 作系统的本地文件系统缓存

本章首先描述了 MyISAM 索引缓存的基本 *** 作 然后讨论在MySQL 中所做的改进 它提高了索引缓存性能 同时能更好地控制缓存 *** 作

线程之间不再是串行地访问索引缓存 多个线程可以并行地访问索引缓存 可以设置多个索引缓存 同时也能指定数据表索引到特定的缓存中

索引缓存机制对 ISAM 表同样适用 不过 这种有效性正在减弱 自从MySQL 开始 MyISAM 表类型引进之后 ISAM 就不再建议使用了 MySQL 更是延续了这个趋势 ISAM 类型默认被禁用了

可以通过系统变量 key_buffer_size 来控制索引缓存区块的大小 如果这个值大小为 那么就不使用缓存 当这个值小得于不足以分配区块缓冲的最小数量( )时 也不会使用缓存

当索引缓存无法 *** 作时 索引文件就只通过 *** 作系统提供的本地文件系统缓冲来访问(换言之 表索引区块采用的访问策略和数据区块的一致)

一个索引区块在 MyISAM 索引文件中是一个连续访问的单元 通常这个索引区块的大小和B树索引节点大小一样(索引在磁盘中是以B树结构来表示的 这个树的底部时叶子节点 叶子节点之上则是非叶子节点)

在索引缓存结构中所有的区块大小都是一样的 这个值可能等于 大于 或小于表的索引区块大小 通常这两个值是不一样的

当必须访问来自任何表的索引区块时 服务器首先检查在索引缓存中是否有可用的缓冲区块 如果有 服务器就访问缓存中的数据 而非磁盘 就是说 它直接存取缓存 而不是存取磁盘 否则 服务器选择一个(多个)包含其它不同表索引区块的缓存缓冲区块 将它的内容替换成请求表的索引区块的拷贝 一旦新的索引区块在缓存中了 索引数据就可以存取了

当发生被选中要替换的区块内容修改了的情况时 这个区块就被认为 脏 了 那么 在替换之前 它的内容就必须先刷新到它指向的标索引

通常服务器遵循LRU(最近最少使用)策略 当要选择替换的区块时 它选择最近最少使用的索引区块 为了想要让选择变得更容易 索引缓存模块会维护一个包含所有使用区块特别的队列(LRU链) 当一个区块被访问了 就把它放到队列的最后位置 当区块要被替换时 在队列开始位置的区块就是最近最少使用的 它就是第一候选删除对象

共享访问索引缓存

在MySQL 以前 访问索引缓存是串行的 两个线程不能并行地访问索引缓存缓冲 服务器处理一个访问索引区块的请求只能等它之前的请求处理完 结果 新的请求所需的索引区块就不在任何索引缓存环冲区块中 因为其他线程把包含这个索引区块的缓冲给更新了

从MySQL 开始 服务器支持共享方式访问索引缓存

没有正在被更新的缓冲可以被多个线程访问

缓冲正被更新时 需要使用这个缓冲的线程只能等到更新完成之后

多个线程可以初始化需要替换缓存区块的请求 只要它们不干扰别的线程(也就是 它们请求不同的索引区块 因此不同的缓存区块被替换)

共享方式访问索引缓存令服务器明显改善了吞吐量

多重索引缓存

共享访问索引缓存改善了性能 却不能完全消除线程间的冲突 它们仍然争抢控制管理存取索引缓存缓冲的结构 为了更进一步减少索引缓存存取冲突 MySQL 提供了多重索引缓存特性 这能将不同的表索引指定到不同的索引缓存

当有多个索引缓存 服务器在处理指定的 MyISAM 表查询时必须知道该使用哪个 默认地 所有的 MyISAM 表索引都缓存在默认的索引缓存中 想要指定到特定的缓存中 可以使用 CACHE INDEX 语句

如下语句所示 指定表的索 t t 和 t 引缓存到名为 hot_cache 的缓存中

mysql> CACHE INDEX t  t  t  IN hot_cache+ + + + + | Table | Op | Msg_type | Msg_text | + + + + + | test t  | assign_to_keycache | status | OK | | test t  | assign_to_keycache | status | OK | | test t  | assign_to_keycache | status | OK | + + + + +

注意 如果服务器编译支持存 ISAM 储引擎了 那么 ISAM 表也使用索引缓存机制 不过 ISAM 表索引只能使用默认的索引缓存而不能自定义

CACHE INDEX 语句中用到的索引缓存是根据用 SET GLOBAL 语句的参数设定的值或者服务器启动参数指定的值创建的 如下 mysql>SET GLOBAL keycache key_buffer_size= * 想要删除索引缓存 只需设置它的大小为 mysql>SET GLOBAL keycache key_buffer_size= 索引缓存变量是一个结构体变量 由名字和组件构成 例如 keycache key_buffer_size keycache 就是缓存名 key_buffer_size 是缓存组件 默认地 表索引在服务器启动时指定到主(默认的)索引缓存中 当一个索引缓存被删掉后 指定到这个缓存的所有索引都被重新指向到了默认索引缓存中去 对一个繁忙的系统来说 我们建议以下三条策略来使用索引缓存 热缓存占用 %的总缓存空间 用于繁重搜索但很少更新的表 冷缓存占用 %的总缓存空间 用于中等强度更新的表 如临时表 冷缓存占用 %的总缓存空间 作为默认的缓存 用于所有其他表 使用三个缓存的一个原因是好处在于 存取一个缓存结构时不会阻止对其他缓存的访问 访问一个表索引的查询不会跟指定到其他缓存的查询竞争 性能提高还表现在以下几点原因 热缓存只用于检索记录 因此它的内容总是不需要变化 所以 无论什么时候一个索引区块需要从磁盘中引入 被选中要替换的缓存区块的内容总是要先被刷新 索引被指向热缓存中后 如果没有需要扫描全部索引的查询 那么对应到B树中非叶子节点的索引区块极可能还保留在缓存中 在临时表里必须频繁执行一个更新 *** 作是相当快的 如果要被更新的节点已经在缓存中了 它无需先从磁盘中读取出来 当临时表的索引大小和冷缓存大小一样时 那么在需要更新一个节点时它已经在缓存中存在的几率是相当高的

中点插入策略

默认地 MySQL 的索引缓存管理系统采用LRU策略来选择要被清除的缓存区块 不过它也支持更完善的方法 叫做 中点插入策略

使用中点插入策略时 LRU链就被分割成两半 一个热子链 一个温子链 两半分割的点不是固定的 不过缓存管理系统会注意不让温子链部分 太短 总是至少包括全部缓存区块的 key_cache_division_limit 比率 key_cache_division_limit 是缓存结构体变量的组件部分 因此它是每个缓存都可以设置这个参数值

当一个索引区块从表中读入缓存时 它首先放在温子链的末尾 当达到一定的点击率(访问这个区块)后 它就提升到热子链中去 目前 要提升一个区块的点击率( )对每个区块来说都是一样的 将来 我们会让点击率依靠B树中对应的索引区块节点的级别 包含非叶子节点的索引区块所要求的提升点击率就低一点 包含叶子节点的B索引树的区块的值就高点

提升起来的区块首先放在热子链的末尾 这个区块在热子链内一直循环 如果这个区块在该子链开头位置停留时间足够长了 它就会被降级回温子链 这个时间是由索引缓存结构体变量的组件 key_cache_age_threshold 值来决定的

这个阀值是这么描述的 一个索引缓存包含了 N 个区块 热子链开头的区块在低于 N*key_cache_age_threshold/ 次访问后就被移动到温子链的开头位置 它又首先成为被删除的候选对象 因为要被替换的区块还是从温子链的开头位置开始的

中点插入策略就能在缓存中总能保持更有价值的区块 如果更喜欢采用LRU策略 只需让 key_cache_division_limit 的值低于默认值

中点插入策略能帮助改善在执行需要有效扫描索引 它会将所有对应到B树中高级别的有价值的节点推出的查询时的性能 为了避免这样 就必须设定 key_cache_division_limit 远远低于 以采用中点插入策略 则在扫描索引 *** 作时那些有价值的频繁点击的节点就会保留在热子链中了

索引预载入

如果索引缓存中有足够的区块用来保存全部索引 或者至少足够保存全部非叶子节点 那么在使用前就载入索引缓存就很有意义了 将索引区块以十分有效的方法预载入索引缓存缓冲 从磁盘中顺序地读取索引区块

没有预载入 查询所需的索引区块仍然需要被放到缓存中去 虽然索引区块要保留在缓存中 因为有足够的缓冲 它们可以从磁盘中随机读取到 而非顺序地

想要预载入缓存 可以使用 LOAD INDEX INTO CACHE 语句 如下语句预载入了表 t 和 t 的索引节点(区块)

mysql> LOAD INDEX INTO CACHE t  t  IGNORE LEAVES+ + + + + | Table | Op | Msg_type | Msg_text | + + + + + | test t  | preload_keys | status | OK | | test t  | preload_keys | status | OK | + + + + +

增加修饰语 IGNORE LEAVES 就只预载入非叶子节点的索引区块 因此 上述语句加载了 t 的全部索引区块 但是只加载 t 的非叶子节点区块

如果使用 CACHE INDEX 语句将索引指向一个索引缓存 将索引区块预先放到那个缓存中去 否则 索引区块只会加载到默认的缓存中去

索引缓存大小

MySQL 引进了对每个索引缓存的新变量 key_cache_block_size 这个变量可以指定每个索引缓存的区块大小 用它就可以来调整索引文件I/O *** 作的性能

当读缓冲的大小和本地 *** 作系统的I/O缓冲大小一样时 就达到了I/O *** 作的最高性能了 但是设置索引节点的大小和I/O缓冲大小一样未必能达到最好的总体性能 读比较大的叶子节点时 服务器会读进来很多不必要的数据 这大大阻碍了读其他叶子节点

目前 还不能控制数据表的索引区块大小 这个大小在服务器创建索引文件 ` MYI 时已经设定好了 它根据数据表的索引大小的定义而定 在很多时候 它设置成和I/O缓冲大小一样 在将来 可以改变它的值 并且会全面采用变量 key_cache_block_size

重建索引缓存

索引缓存可以通过修改其参数值在任何时候重建它 例如

mysql> SET GLOBAL cold_cache key_buffer_size= * *

如果设定索引缓存的结构体变量组件变量 key_buffer_size 或 key_cache_block_size 任何一个的值和它当前的值不一样 服务器就会清空原来的缓存 在新的变量值基础上重建缓存 如果缓存中有任何的 脏 索引块 服务器会先把它们保存起来然后才重建缓存 重新设定其他的索引缓存变量并不会重建缓存

lishixinzhi/Article/program/Oracle/201311/16615

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