（譯）MySQL 8.0實驗室---MySQL中的倒序索引（Descending Indexes）

 

譯者注：
MySQL 8.0以前，不論是否指定索引建的排序方式，都會忽略建立索引時候指定的排序方式（語法上不會報錯），最終都會建立爲ASC方式的索引，
在執行查詢的時候，只存在forwarded（正向）方式對索引進行掃描。
關於正向索引和反向索引，邏輯上很容易理解，這裏有兩個相關的概念：
正向索引或者反向（倒序）索引，二者都是在構建B樹索引時候的相關字段排序方式，是B索引樹的邏輯存儲方式
正向掃描（forward）和反向掃描（ Backward index scan;）是執行查詢的過程當中對B樹索引的掃描方式，是數據執行計劃時候的一種索引掃描方式
關於正向掃描或者反向掃描不是隨意的，受sql語句中（正/反向）排序方式以及（正/反向）索引的影響
以前在sqlserver中簡單寫過一點相似的東西，http://www.javashuo.com/article/p-tnibdrio-gz.html

總體上看，拋開正向索引和倒序索引，在掃描掃描的過程當中，正向索引掃描的在性能上，稍微優於反向索引掃描。
不過，即使是反向索引掃描，也是優化器根據具體查詢進行優化的結果，並不是一個很差的選擇。

 

 

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原文連接：http://mysqlserverteam.com/mysql-8-0-labs-descending-indexes-in-mysql/ 

 

如下爲譯文：

從8.0優化器實驗室發佈開始，MySQL開始支持倒序索引。
正如我將在本文中詳細介紹的，這個新特性能夠用來消除對結果排序的需求，並在許多查詢中帶來性能改進。

 

簡介

在此版本以前，全部索引都是按升序建立的。當語法自己被解析時，元數據不會被保留。例如在MySQL 5.7中:

mysql 5.7> CREATE TABLE t1 (a INT, b INT, INDEX a_desc_b_asc (a DESC, b ASC));
Query OK, 0 rows affected (0.47 sec)

mysql 5.7> SHOW CREATE TABLE t1\G
*************************** 1. row ***************************
       Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
  `a` int(11) DEFAULT NULL,
  `b` int(11) DEFAULT NULL,
  KEY `a_desc_b_asc` (`a`,`b`) <-- 建立索引時候的元數據沒有被保留
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

應該注意的是，MySQL 5.7 optimizer可以反向掃描一個升序索引(按照降序排列)，其成本較高

（譯者注：以上是原文中寫道的，MySQL 5.7中不知道怎麼去判斷在對索引掃描的時候，到底是正向掃描仍是反向掃描）。
以下能夠進一步測試，咱們能夠看到正向索引掃描比反向索引掃描好~15%。
不能支持倒敘索引的主要限制是，優化器必須對混合順序(如DESC、b ASC的順序)使用文件排序。

MySQL 8.0中的改進

引入反向索引後，InnoDB如今能夠按照降序順序存儲數據行，優化器將在查詢中請求降序時利用它。
重複上面的例子，咱們能夠看到在建立表時索引順序信息被正確地保留了:

mysql 8.0> CREATE TABLE t1 (a INT, b INT, INDEX a_desc_b_asc (a DESC, b ASC));
Query OK, 0 rows affected (0.47 sec)
 
mysql 8.0> show create table t1;
+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table | Create Table |
+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| t1 | CREATE TABLE `t1` (
`a` int(11) DEFAULT NULL,
`b` int(11) DEFAULT NULL,
KEY `a_desc_b_asc` (`a` DESC,`b`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1 |
+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

爲了區分向後和向前索引掃描，還改進了EXPLAIN的輸出。
對於MySQL-5.7，除了查詢2和查詢6以外，咱們對全部查詢都使用反向索引掃描或文件排序，由於這兩個查詢只須要升序。

 

Query 1: SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC;

mysql 8.0> explain SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
| 1  | SIMPLE 　　　| t1 　  | NULL 　　　| index  | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

Query 2: SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC;

mysql 8.0> explain SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
| 1 | SIMPLE | t1 | NULL | index | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Backward index scan; Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

Query 3: SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC, b ASC;

mysql 8.0> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC, b ASC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
| 1 | SIMPLE | t1 | NULL | index | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

Query 4: SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC, b DESC;

mysql 8.0> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC, b DESC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
| 1 | SIMPLE | t1 | NULL | index | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Backward index scan; Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+----------------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

Query 5: SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC, b DESC;

mysql 8.0> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY a DESC, b DESC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
| 1 | SIMPLE | t1 | NULL | index | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

Query 5: SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC, b ASC;

mysql 8.0> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY a ASC, b ASC;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
| 1 | SIMPLE | t1 | NULL | index | NULL | a_desc_b_asc | 10 | NULL | 10 | 100.00 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

當表中有一個索引a_desc_b_asc (a DESC, b ASC)時，如下是上述6個查詢的性能指標。

數據大小爲1000萬行。在MySQL-5.7中，它是a_asc_b_asc(a ASC, b ASC)，由於不支持倒敘索引。

性能指標的解釋:

1， 對於查詢1，也即ORDER BY a DESC;：
咱們看到查詢1中性能的提高，由於請求的語句排序是「a」列的DESC
譯者注：由於MySQL8.0中能夠創建倒敘索引，查詢1按照a字段desc排序，直接走正向（forwarded）索引掃描便可完成查詢，
避免了在MySQL5.7中查詢出來數據以後再進行排序操做的步驟

2，對於查詢2：
因爲查詢2的排序爲正序（譯者注：與索引的順序相反，所以須要反向掃描），因爲反向索引掃描，
在MySQL-8.0中（相對於查詢1）執行向反向索引掃描須要更多的時間
(注意，從圖中能夠看出，MySQL-8.0整體上表現更好。MySQL 5.7中正向索引掃描，與MySQL 8.0中反向索引掃描花費的時間（幾乎）相同）

3，對於查詢3 也即ORDER BY a DESC, b ASC;：
查詢3的排序方式與查詢1相似，然而在MySQL-5.7中，對於任何請求混合順序的查詢，會對查詢結果從新排序，所以性能差異是巨大的。

4，對於查詢4 也即 ORDER BY a ASC, b DESC;
能夠看到，在MySQL 8.0中，查詢4執行的是反向索引掃描，所以比查詢3花費了更多的時間，
儘管如此，在查詢5和查詢6中，排序的方式是(a DESC, b DESC)/(a ASC, b ASC),不論是正向掃描仍是反向掃描，都沒法知足排序需求，所以會用到filesort
可是，在這種狀況下，因爲在MySQL-5.7中ASC/DESC索引標誌被忽略（譯者注：MySQL 5.7中沒有正向和反向索引的概念），所以MySQL-5.7可使用（正向/反向）索引掃描來給出請求的順序。

5，若是用戶想要避免查詢5和查詢6的filesorts，能夠修改表以添加一個鍵(a ASC, b ASC)。
此外，若是用戶也想避免反向索引掃描，能夠同時添加(a ASC, b DESC)和(a DESC, b DESC)。

下面是添加了第5點下的額外索引後的MySQL-5.7.14和MySQL-8.0-labs的最後對比:

注意，在MySQL-5.7中，咱們不能添加額外的索引來提升上述查詢的性能。
並且，有了這個特性，在某些狀況下能夠避免物化，好比在鏈接中的第一個表上請求混合順序。
在一些用例中，反向索引提升了性能。區間掃描訪問方法也使用反向索引。
雖然並非全部的範圍掃描訪問方法都使用反向索引，但咱們將在將來嘗試消除這些限制。

改進

隨着倒序索引（反向索引）的引入，咱們已經刪除了對隱式排序的支持，結果是做爲GROUP BY的一部分提到的列的升序。
除了上述改進外，咱們還看到在一些狀況下性能獲得了改善，這些狀況下的順序是隱含的，但可能不是必需的。

 

總結

咱們很高興可以解決MySQL社區長期存在的功能請求之一。請了解倒敘索引的特性，讓咱們知道你的想法!