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原理这就是索引下推呀

article 2024/11/20 13:45:11

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索引下推是之前面试的时候遇到的一个面试题，当时没有答上来，今天来学习一下。

介绍索引下推之前先看一下MySQL基础架构。

MySQL通常被分为两层架构，即Server层和存储引擎层。Server层处理查询解析、分析、优化、缓存以及与客户端的交互等操作，而存储引擎层负责数据的存储和提取。MySQL支持多种不同的存储引擎，包括InnoDB、MyISAM、Memory等。通过使用不同的存储引擎，可以实现不同的功能和性能特点。

MySQL基础架构图

什么是索引下推

索引下推（Index Condition Pushdown，简称ICP） 是 MySQL 5.6 开始引入的一项优化技术，可以在执行查询时将过滤条件 下推到存储引擎层 。索引下推技术允许存储引擎使用非键列索引来筛选不符合条件的行，减少回表（访问主键索引）的次数，从而提高查询性能。

什么是回表

二级索引(又称非聚簇索引)并不包含行记录的全部数据，二级索引上除了当前列以外还包含一个主键，通过这个主键来查询聚集索引上对应的数据。当查询除索引以外的其他数据时，由于数据无法通过二级索引获取就需要通过主键来找到完整的行记录，这就是回表。

索引下推的条件

索引下推的适用条件如下：

ICP仅适用于 InnoDB 和 MyISAM 引擎，包括它们的分区表。
ICP适用于执行计划type是 range, ref, eq_ref和 ref_or_null 的查询语句
ICP 只适用于二级索引
存储函数不能使用索引下推，因为存储引擎无法调用存储函数
引用子查询条件不能使用索引下推
如果索引列的数据类型是 BLOB 、TEXT 等大数据类型，则索引下推无法使用。
索引下推只适用于 联合索引

怎么判断一个查询语句是否使用了索引下推

可以通过 MySQL 数据库的慢查询日志或查询性能分析工具来判断一个查询语句是否使用了索引下推。以下是一些常用的方法：

查看慢查询日志 。在 MySQL 数据库中，可以开启慢查询日志功能来记录执行时间超过指定阈值的查询语句。在慢查询日志中，可以查看查询语句的执行计划，如果执行计划中包含 Using index condition 等信息，则说明该查询语句使用了索引下推。
使用 EXPLAIN 命令 。在 MySQL 数据库中，可以使用 EXPLAIN 命令来查看查询语句的执行计划。如果执行计划 Extra 中包含 Using index condition 等信息，则说明该查询语句使用了索引下推。
使用查询性能分析工具 。可以使用一些查询性能分析工具，如 pt-query-digest 等，来分析 MySQL 数据库的查询性能。这些工具可以自动识别使用了索引下推的查询语句，并给出相应的分析结果。

如何使用索引下推？

索引下推是 默认开启 的，可以通过 optimizer_switch 系统变量来控制。如果要关闭索引下推，可以执行以下命令：

set optimizer_switch='index_condition_pushdown=off';

如果要开启索引下推，可以执行以下命令：

set optimizer_switch='index_condition_pushdown=on';

查看是否开启索引下推，可以执行如下命令：

SHOW VARIABLES LIKE 'optimizer_switch';

索引下推

索引下推的流程

查询语句中的 WHERE 子句包含一个或多个过滤条件。
如果查询语句中使用了索引，则 MySQL 数据库会将过滤条件下推到存储引擎层，以便在存储引擎中进行过滤，减少返回的记录数量。
如果过滤条件中包含了非索引列的比较操作符，则 MySQL 数据库会将这些条件下推到存储引擎层进行处理，这种操作称为索引下推优化。

如果没有使用索引下推，MySQL 数据库需要先扫描所有的数据行，然后再根据 WHERE 子句中的条件进行筛选，这会导致返回的数据量较大，查询效率较低。而使用索引下推可以在存储引擎层级别上对数据进行过滤，减少不必要的数据扫描，提高查询效率。

下面举个例子说明一下：

有下面这样一张表：

CREATE TABLE `users_copy` (
  `Id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
  `name` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '名称',
  `age` tinyint(3) DEFAULT NULL COMMENT '性别',
  `create_date` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `is_deleted` bit(1) NOT NULL DEFAULT b'0',
  PRIMARY KEY (`Id`) USING BTREE,
  KEY `idx_age_name` (`age`,`name`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=DYNAMIC COMMENT='系统用户表'

其中age和name组成联合索引。

有下面这样一条SQL语句：

SELECT * FROM users_copy WHERE age = 18 and `name` LIKE '%M%';

在不使用索引下推情况下执行阶段的流程如下：

利用索引从存储引擎中查询age = 18的用户数据，查询完成返回给 server层
由于使用的是二级索引且没有索引覆盖，所以 server层 会取第一次查询到的每条数据的主键值，然后根据主键回表再去存储索引查询一次获取完整行数据。
回表查完之后把完整行数据的返回到 server层 再判断 LIKE '%M%'的数据。
最后返回给客户端。

下面看一下没有开启索引下推情况下的EXPLAIN执行计划：

查询计划中使用了 Using where 表示使用了回表来查询数据。

使用索引下推情况下执行阶段的流程如下：

MySQL把查询条件 age = 18 and name LIKE '%M%' 下推到存储引擎
然后查询name以M开头的用户数据，查询完并不返回给 server层 而是会检查 name 列只返回 name LIKE '%M%'的数据，其他不符合条件的数据不返回
最后返回给 server层 ，经过 server层 处理之后再返回给客户端。

下面看一下开启索引下推情况下的EXPLAIN执行计划：

查询计划中使用了 Using index condition 表示使用了索引下推查询数据。

以上的例子就好比你同事要在代码层(非SQL代码)根据name和 age查用户列表，他先通过for循环根据age去一个一个数据库查询到完整的数据，然后再判断age是否是符合条件，符合条件就放到结果集中。
而你技术远在他之上一眼就看出这段代码要优化，就让他把name和 age两个查询条件一起传到数据库层进行查询，然后再返回用户列表，这样减少了查询次数和IO，提高了查询性能。