一张900w的数据表，16s执行的SQL优化到300ms？

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2021年6月16日12:13:28Java评论32字数 6098阅读20分19秒阅读模式
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一张900w的数据表，16s执行的SQL优化到300ms？ 点击关注 ? Java基基

一张900w的数据表，16s执行的SQL优化到300ms？

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  • 一，前言文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

  • 证实文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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有一张财务流水表，未分库分表，目前的数据量为9555695，分页查询使用到了limit，优化之前的查询耗时16 s 938 ms (execution: 16 s 831 ms, fetching: 107 ms)，按照下文的方式调整SQL后，耗时347 ms (execution: 163 ms, fetching: 184 ms)；文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

操作： 查询条件放到子查询中，子查询只查主键ID，然后使用子查询中确定的主键关联查询其他的属性字段；文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

原理： 减少回表操作；文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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

找到的原理分析：MySQL 用 limit 为什么会影响性能？文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

一，前言

首先说明一下MySQL的版本：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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

表结构：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

灌入大量数据，共500万：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

类似于下面这张图：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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其实我也想问这个问题。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

证实

下面我们实际操作一下来证实上述的推论：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

为了证实select * from test where val=4 limit 300000,5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Handler_read_*系列，很遗憾没有一个变量能满足条件。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

我只能通过间接的方式来证实：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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 * from test a inner join (select id from test where val=4 limit 300000,5); 之后，buffer pool中的数据页的数量远远少于select * from test where val=4 limit 300000,5;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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

select * from test where val=4 limit 300000,5
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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

select * from test a inner join (select id from test where val=4 limit 300000,5) ;为了防止上次试验的影响，我们需要清空buffer pool，重启mysql。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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。 遇到的问题文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

为了在每次重启时确保清空buffer pool，我们需要关闭innodb_buffer_pool_dump_at_shutdown和innodb_buffer_pool_load_at_startup，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。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

参考资料

1.https://explainextended.com/2009/10/23/mysql-order-by-limit-performance-late-row-lookups/文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

2.https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-information-schema-buffer-pool-tables.html文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/32667.html

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