MySQL索引擴展(Index Extensions)學習總結

 

MySQL InnoDB的二級索引（Secondary Index）會自動補齊主鍵，將主鍵列追加到二級索引列後面。詳細一點來講，InnoDB的二級索引（Secondary Index）除了存儲索引列key值，還存儲着主鍵的值(而不是指向主鍵的指針)。爲何這樣作呢？由於InnoDB是以彙集索引方式組織數據的存儲，即主鍵值相鄰的數據行緊湊的存儲在一塊兒（索引組織表）。當數據行移動或者發生頁分裂的時候，能夠減小大量的二級索引維護工做。InnoDB移動行時，無需更新二級索引。咱們以官方文檔的例子來測試：

 

CREATE TABLE t1 (

  i1 INT NOT NULL DEFAULT 0,

  i2 INT NOT NULL DEFAULT 0,

  d DATE DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (i1, i2),

  INDEX k_d (d)

) ENGINE = InnoDB;

 

 

如上所示，這個t1表包含主鍵和二級索引k_d，二級索引k_d（d）的元組在InnoDB內部實際被擴展成（d,i1,i2），即包含主鍵值。所以在設計主鍵的時候，常見的一條設計原則是要求主鍵字段儘可能簡短，以免二級索引過大(由於二級索引會自動補齊主鍵字段)。

 

 

優化器會考慮擴展二級索引的主鍵列，肯定何時使用以及如何使用該索引。 這樣能夠產生更高效的執行計劃和達到更好的性能。有很多博客介紹索引擴展是從MySQL5.6.9開始引入的。不過我的尚未在官方文檔看到相關資料。

 

優化器能夠用擴展的二級索引來進行ref,range,index_merge等類型索引訪問（index access）,鬆散的索引掃描（index sacns）,鏈接和排序優化，以及min()/max()優化。

 

 

 

 

咱們先來插入測試數據（腳原本自官方文檔）：

 

 

INSERT INTO t1 VALUES

(1, 1, '1998-01-01'), (1, 2, '1999-01-01'),

(1, 3, '2000-01-01'), (1, 4, '2001-01-01'),

(1, 5, '2002-01-01'), (2, 1, '1998-01-01'),

(2, 2, '1999-01-01'), (2, 3, '2000-01-01'),

(2, 4, '2001-01-01'), (2, 5, '2002-01-01'),

(3, 1, '1998-01-01'), (3, 2, '1999-01-01'),

(3, 3, '2000-01-01'), (3, 4, '2001-01-01'),

(3, 5, '2002-01-01'), (4, 1, '1998-01-01'),

(4, 2, '1999-01-01'), (4, 3, '2000-01-01'),

(4, 4, '2001-01-01'), (4, 5, '2002-01-01'),

(5, 1, '1998-01-01'), (5, 2, '1999-01-01'),

(5, 3, '2000-01-01'), (5, 4, '2001-01-01'),

(5, 5, '2002-01-01');

 

#默認狀況下，索引擴展（use_index_extensions）選項是開啓的。能夠在當前會話經過修改優化器開關optimizer_switch開啓、關閉此選項。

 

mysql> show variables like '%optimizer_switch%';

mysql> SET optimizer_switch = 'use_index_extensions=off';

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> EXPLAIN

    -> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE i1 = 3 AND d = '2000-01-01';

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------+------+--------------------------+

| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | Extra                    |

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------+------+--------------------------+

|  1 | SIMPLE      | t1    | ref  | PRIMARY,k_d   | k_d  | 4       | const |    5 | Using where; Using index |

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------+------+--------------------------+

1 row in set (0.00 sec)

 

這種狀況下，優化器不會使用主鍵，由於主鍵由字段（i1,i2）組成，可是該查詢中沒有引用t2字段;優化器會選擇二級索引 k_d(d) 。

 

 

咱們將use_index_extensions選項在當前會話開啓，那麼SQL語句的執行計劃會怎樣變化呢?

 

mysql> SET optimizer_switch = 'use_index_extensions=on';

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> EXPLAIN

    -> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE i1 = 3 AND d = '2000-01-01';

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------------+------+-------------+

| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref         | rows | Extra       |

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------------+------+-------------+

|  1 | SIMPLE      | t1    | ref  | PRIMARY,k_d   | k_d  | 8       | const,const |    1 | Using index |

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+-------------+------+-------------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> 

 

 

當use_index_extensions=off的時候，僅使用索引k_d中d列的數據，忽略了擴展的主鍵列的數據。而use_index_extensions=on時，使用了k_d索引中（i1,i2,d）三列的數據。能夠從上面兩種狀況下的explain輸出結果中信息得以驗證。

 

key_len：由4變到8，說明不單單使用了d列上的索引，並且使用了擴展的主鍵i1列的數據

 

ref：由const變爲」const,const」, 使用了索引的兩部分。

 

rows:從5變爲1，代表InnoDB只須要檢查更少的數據行就能夠產生結果集。

 

Extra：」Using index,Using where」 變爲」Using index」。經過索引覆蓋就完成數據查詢，而不須要讀取任何的數據行。官方文檔的介紹以下：

 

The Extra value changes from Using where; Using index to Using index. This means that rows can be read using only the index, without consulting columns in the data row.

 

其實關於這二者的區別，查了不少資料都沒有完全搞清楚」Using index,Using where」與」Using index」的區別。此處不作展開。

 

 

另外，從status信息中「Handler_read_%」相關狀態值能夠觀察實際執行過程當中索引和數據行的訪問統計。

 

    flush table  關閉已打開的數據表，並清除緩存（表緩存和查詢緩存）。

    flush status 把status計數器清零。

 

 

Handler_read_key：The number of requests to read a row based on a key. If this value is high, it is a good indication that your tables are properly indexed for your queries.

 

Handler_read_next：The number of requests to read the next row in key order. This value is incremented if you are querying an index column with a range constraint or if you are doing an index scan.（此選項代表在進行索引掃描時，按照索引從數據文件裏取數據的次數。）

 

 

 

關閉use_index_extensions狀況下，status的統計信息

 

mysql> SET optimizer_switch = 'use_index_extensions=off';

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> FLUSH TABLE t1;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> FLUSH STATUS;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE i1 = 3 AND d = '2000-01-01';

+----------+

| COUNT(*) |

+----------+

|        1 |

+----------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> SHOW STATUS LIKE 'handler_read%';

+-----------------------+-------+

| Variable_name         | Value |

+-----------------------+-------+

| Handler_read_first    | 0     |

| Handler_read_key      | 1     |

| Handler_read_last     | 0     |

| Handler_read_next     | 5     |

| Handler_read_prev     | 0     |

| Handler_read_rnd      | 0     |

| Handler_read_rnd_next | 0     |

+-----------------------+-------+

7 rows in set (0.00 sec)

 

開啓use_index_extensions狀況下，status的統計信息

 

mysql> SET optimizer_switch = 'use_index_extensions=on';

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> FLUSH TABLE t1;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> FLUSH STATUS;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE i1 = 3 AND d = '2000-01-01';

+----------+

| COUNT(*) |

+----------+

|        1 |

+----------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> SHOW STATUS LIKE 'handler_read%';

+-----------------------+-------+

| Variable_name         | Value |

+-----------------------+-------+

| Handler_read_first    | 0     |

| Handler_read_key      | 1     |

| Handler_read_last     | 0     |

| Handler_read_next     | 1     |

| Handler_read_prev     | 0     |

| Handler_read_rnd      | 0     |

| Handler_read_rnd_next | 0     |

+-----------------------+-------+

7 rows in set (0.00 sec)

mysql> 

   

對比兩個執行計劃，發現Handler_read_next的值從5變爲1，代表索引的訪問效率更高了，減小了數據行的讀取次數。

 

 

本文結合官方文檔Use of Index Extensions和本身理解整理。

 

 

參考資料：

 

https://docs.oracle.com/cd/E17952_01/mysql-5.6-en/index-extensions.html

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/index-extensions.html

http://blog.51cto.com/huanghualiang/1557306

http://reckey.iteye.com/blog/2258450