mysql order by 優化

version : 5.7, from 8.2.1.14 ORDER BY Optimization

本節描述MySQL什麼時候可使用索引來知足ORDER BY子句，當不能使用索引時使用filesort，以及優化器中有關ORDER BY的執行計劃信息。

一個order by語句對於有沒有使用limit可能存在執行差別。詳細內容查看8.2.1.17 LIMIT Query Optimization。

使用索引實現order by

在某些狀況下，MySQL可能會使用索引來知足一個ORDER BY子句，並避免執行filesort 操做時涉及的額外排序。

雖然ORDER BY並不徹底精確地匹配索引，可是索引仍是會被使用，只要在WHERE子句中，全部未被使用的那部分索引（一個索引多個字段-聯合索引的狀況）以及全部ORDER BY字段都是一個常量就沒問題，都會走到索引而不是filesort。

這裏咱們有一張表tx_order,

CREATE TABLE `tx_order` (
  `id` bigint unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
  `serial_number` varchar(255) NOT NULL ,
  `order_status` int unsigned DEFAULT 0 NOT NULL ,
  `market_id` varchar(10) DEFAULT NULL ,
  `market_name` varchar(255) DEFAULT NULL ,
  `shop_id` varchar(50) DEFAULT NULL ,
  `shop_name` varchar(100) DEFAULT NULL ,
  `mobile` varchar(64) DEFAULT NULL ,
  `create_date` datetime DEFAULT NULL ,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2333702 DEFAULT CHARSET=utf8;
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而且添加索引

alter table tx_order add index idx_market_date(market_id,create_date);
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在接下來的sql中分析order by對索引的使用狀況。其中MySQL優化器實際執行sql是否使用索引仍是表掃描取決於二者的效率。

• 下面這個sql中，優化器使用了idx_market_date索引避開了表掃描.

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order order by market_id,create_date;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index

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然而這句sql中的查詢字段都在索引中，若是查詢字段不被包含在索引中，如「select market_id,create_date,market_name」。這種狀況下，掃描整個索引而且查找錶行以查不在索引中的列，這樣的操做的代價可能比表掃描更高，此時優化器可能不會使用索引。

desc select market_id,create_date,market_name from tx_order.tx_order order by market_id,create_date;

1	SIMPLE	tx_order		ALL					1671956	100	Using filesort

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在InnoDB中，咱們知道主鍵（彙集索引）自己是索引的一部分，下面這個查詢中索引就會被使用。

desc select id,market_id,create_date from tx_order.tx_order order by market_id,create_date;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index

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• 下面這種狀況，在where條件中索引中的一個字段是一個常量，而且where子語句產生的範圍索引的性能比表掃描高的多，那麼這樣的查詢會選擇索引而不是表掃描。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order where  market_id = '1009' order by create_date;

1	SIMPLE	tx_order		ref	idx_market_date	idx_market_date	33	const	170398	100	Using where; Using index

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• 下面兩條sql比較特殊，也能夠對比前面幾個order by ... asc的語句。看看下面的執行結果咱們能夠思考這是爲何。首先添加索引的時候暫時是沒法指定字段排序的，alter table tx_order add index idx_market_date(market_id asc,create_date desc)，雖然這樣的寫法語法是支持的，可是當前版本的MySQL不作任邏輯何支持，都是統一安裝默認升序排列。在一個聯合索引中，查詢按照索引中的字段排序，若是排序方式不一致，優化器仍是會部分走表掃描的。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order order by market_id desc ,create_date desc ;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order order by market_id asc ,create_date desc ;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index; Using filesort

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• 下面的查詢where子語句中的範圍索引優於表掃描，優化器會選擇索引解析order by。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order where market_id > '1009' order by market_id asc;

1	SIMPLE	tx_order		range	idx_market_date	idx_market_date	33		835978	100	Using where; Using index

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order where market_id < '1009' order by market_id desc;

1	SIMPLE	tx_order		range	idx_market_date	idx_market_date	33		230966	100	Using where; Using index
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• 下面這個查詢中，order by的再也不是market_id，可是全部查詢的行market_id都是一個常量，因此仍是會走到索引的解析order by。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order where market_id = '1009' and create_date>'2018-01-01' order by create_date desc;

1	SIMPLE	tx_order		range	idx_market_date	idx_market_date	39		94002	100	Using where; Using index
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在一些狀況下，雖然MySQL對where條件處理的時候用會用到索引，可是不可以用索引來解析order by, 看下面的例子。

• order by使用到的索引非連續，MySQL解析order by仍是會掃描表，我這裏有一個索引 idx_market_id(market_id,order_status,create_date)，看下面的sql執行結果。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order where  market_id='1009' order by market_id ,create_date ;

1	SIMPLE	tx_order		ref	idx_market_id,idx_market_type_create_date	idx_market_id	33	const	138084	100	Using where; Using index; Using filesort
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• 混合排序asc,desc

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order order by market_id asc ,create_date desc;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index; Using filesort
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• order by字段使用函數，優化器解析order by放棄索引

desc select mobile from tx_order.tx_order order by  abs(mobile);

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_mobile	768		1671956	100	Using index; Using filesort

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• 在多表關聯查詢中，而且ORDER BY中的列並非所有來自第1個用於搜索行的很是量表。(這是EXPLAIN輸出中的沒有const聯接類型的第1個表）。

desc select a.market_id from tx_order.tx_order a ,tx_order_item b where a.id = b.order_id and a.market_id = '1009'  order by a.market_id,b.sku;

1	SIMPLE	b		ALL	idx_order_create				1	100	Using filesort
1	SIMPLE	a		eq_ref	PRIMARY,idx_market_date	PRIMARY	8	tx_order.b.order_id	1	10.19	Using where

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• 有不一樣的ORDER BY和GROUP BY表達式。

desc select market_id,create_date from tx_order.tx_order   group by market_id,create_date order by create_date;

1	SIMPLE	tx_order		index	idx_market_date	idx_market_date	39		1671956	100	Using index; Using temporary; Using filesort

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• 對於指定了排序索引長度的索引。在這種狀況下，索引不能徹底解析排序順序，須要使用filesort來排序。例如，創建索引alter table tx_order add index idx_mobile(mobile(5)); 然而mobile varchar(64).

desc select mobile from tx_order.tx_order order by mobile desc ;

1	SIMPLE	tx_order		ALL					1671956	100	Using filesort

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• 有些狀況，使用的表索引的類型不能按順序保存行。例如，對於HEAP表的HASH索引狀況即如此。

• 排序索引的可用性可能受列別名的使用影響。

在下面的語句中，排序受到影響，不會使用索引.

desc select abs(market_id) as aa from tx_order.tx_order order by aa;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index; Using filesort

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可是，下面的語句中，雖然查詢字段有使用別名，可是真實的排序字段仍是索引中的字段，那麼排序仍是使用索引的。

desc select abs(market_id) as aa from tx_order.tx_order order by market_id;

1	SIMPLE	tx_order		index		idx_market_date	39		1671956	100	Using index

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在默認狀況下，對於"group by col2,col2,..."這樣的語句，MySQL會同時會包含"order by col2,col2,..."等同於你顯示的加速"order by col2,col2,..."排序，這種狀況下優化器的處理是沒有性能損失的。

對於這個默認狀況，若是你想避開默認排序，可使用 order by null 來避免，例如：

desc select market_id,count(market_id) from tx_order.tx_order group by market_id order by null ;
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優化器可能仍然選擇使用排序來實現分組操做。ORDER BY NULL 禁止對結果進行排序，而不是經過分組操做進行先前排序以肯定結果。

注意

GROUP BY默認狀況下隱式排序（即，在沒有列ASC或 列的DESC指示符的狀況下GROUP BY）。可是，不推薦依賴於隱式 GROUP BY排序（即，在沒有ASC或 DESC指示符的狀況下排序）或顯式排序GROUP BY（即，經過 對列使用顯式ASC或DESC指示符GROUP BY）。要生成給定的排序順序，有必要供一個 ORDER BY子句。

使用filesort實現排序

當沒法使用索引排序的時候，MySQL使用filesort掃描表給結果集排序，相應的filesort在整個查詢過程當中產生了額外的排序階段。

爲了支持filesort，優化器實現會分配必定數量的內存sort_buffer_size區域，這塊內存區域是每一個session獨佔的，而且能夠更改這個變量值。

若是filesort數據集太大，在內存中沒法實現排序，優化器會使用一塊磁盤做爲臨時文件來作排序。某些查詢特別適合內存排序完成filesort的操做，例如優化器能夠有效的利用內存排序，而不須要臨時文件實現。例如

desc select * from tx_order.tx_order order by market_name desc limit 10;

1	SIMPLE	tx_order		ALL					1671956	100	Using filesort

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Using temporary的例子

desc select market_name from tx_order.tx_order order by RAND() desc limit 10;

1	SIMPLE	tx_order		ALL					1671956	100	Using temporary; Using filesort

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影響order by優化

對於filesort的慢查詢，能夠嘗試修改 max_length_for_sort_data 標量來達到效果，控制filesort選擇算法的觸發點，能夠嘗試調低 max_length_for_sort_data 值。（若是增大了max_length_for_sort_data的值，而且磁盤使用率上升，cpu使用率降低，）詳細資料請閱讀 Mysql 排序優化與索引使用（轉)。

要提升ORDER BY速度，請檢查是否可讓MySQL使用索引而不是額外的排序階段。若是沒法作到這一點，請嘗試如下策略：

• 增長 sort_buffer_size 變量值。理想狀況下，該值應足夠大，以使整個結果集適合排序緩衝區（以免寫入磁盤和合並傳遞），但至少該值必須足夠大以容納15個元組。（最多能夠合併15個臨時磁盤文件，每一個文件至少有一個元組在內存中必須有空間。）

  請考慮存儲在排序緩衝區中的列值的大小受 max_sort_length系統變量值的影響。例如，若是元組存儲長字符串列的值而且您增長了值 max_sort_length，則排序緩衝區元組的大小也會增長，而且可能須要您增長 sort_buffer_size。對於做爲字符串表達式（例如調用字符串值函數的那些）計算的列值，filesort算法沒法分辨表達式值的最大長度，所以必須分配 max_sort_length 每一個元組的字節數。

  要監視合併傳遞的數量（合併臨時文件），請檢查 Sort_merge_passes 狀態變量。

• 增長 read_rnd_buffer_size 變量值，以便一次讀取更多行。

• 將tmpdir 系統變量更改成指向具備大量可用空間的專用文件系統。變量值能夠列出以循環方式使用的幾個路徑; 您可使用此功能將負載分散到多個目錄中。:在Unix上用冒號字符（）分隔路徑，;在Windows上用分號字符（）分隔路徑。路徑應命名位於不一樣物理磁盤上的文件系統中的目錄 ，而不是同一磁盤上的不一樣分區。

經過執行計劃查看sql解析

使用 EXPLAIN （參見8.8.1 Optimizing Queries with EXPLAIN），能夠檢查MySQL是否可使用索引來解析ORDER BY子句.

• 若是輸出Extra列 EXPLAIN不包含Using filesort，則使用索引而且filesort不執行。
• 若是輸出Extra列 EXPLAIN包含 Using filesort，則不使用索引並filesort執行。

另外，filesort執行的時候優化器的trace能夠輸出filesort_summary信息快。例如：

"filesort_summary": {
  "rows": 100,
  "examined_rows": 100,
  "number_of_tmp_files": 0,
  "sort_buffer_size": 25192,
  "sort_mode": "<sort_key, packed_additional_fields>"
}
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對於MySQL的trace，詳細請參考Chapter 8 Tracing the Optimizer.

總結

想要寫出高效可靠的排序查詢，你須要搞明白order by大概的執行過程，這裏能夠參考How MySQL executes ORDER BY,Mysql 排序優化與索引使用（轉)這兩篇文章。

咱們在寫sql語句而且使用order by的時候，首先考慮知足索引條件，若是不知足那麼知足內存中filesort，最壞的狀況就是臨時文件出現了，固然這種狀況是咱們最不想看到的。

同時這裏要說一下個人我的經驗：

1. 聯合索引是個好東西，可以應用到項目中的不少使用場景，詳細優化能夠參照8.3 Optimization and Indexes。
2. sql改寫，複雜的單條sql能夠改寫成兩條或者三條，使用上索引。
3. 創建好的表結構，爲字段分配最合身的類型和長度。

開放過程當中多去琢磨sql，多看執行計劃，有效的避免慢查詢，提升服務的性能。

參考

• How MySQL executes ORDER BY
• Mysql 排序優化與索引使用（轉)