MySQL索引分析和优化解决方案

ZDNet软件频道 时间:2008-09-22 作者:佚名 | blog 我要评论()
本文关键词:Mysql 索引 优化 解决方案
索引用来快速地寻找那些具有特定值的记录,所有MySQL索引都以B-树的形式保存。
一、什么是索引

  索引用来快速地寻找那些具有特定值的记录,所有Mysql索引都以B-树的形式保存。如果没有索引,执行查询时Mysql必须从第一个记录开始扫描整个表的所有记录,直至找到符合要求的记录。表里面的记录数量越多,这个操作的代价就越高。如果作为搜索条件的列上已经创建了索引Mysql无需扫描任何记录即可迅速得到目标记录所在的位置。如果表有1000个记录,通过索引查找记录至少要比顺序扫描记录快100倍。

  假设我们创建了一个名为people的表:

CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL, name CHAR(50) NOT NULL );

  然后,我们完全随机把1000个不同name值插入到people表。下图显示了people表所在数据文件的一小部分:


点击查看原图

  可以看到,在数据文件中name列没有任何明确的次序。如果我们创建了name列的索引Mysql将在索引中排序name列:

点击查看原图

  对于索引中的每一项,Mysql在内部为它保存一个数据文件中实际记录所在位置的“指针”。因此,如果我们要查找name等于“Mike”记录的peopleid(SQL命令为“SELECT peopleid FROM people WHERE name="Mike";”),Mysql能够在name的索引中查找“Mike”值,然后直接转到数据文件中相应的行,准确地返回该行的peopleid(999)。在这个过程中,Mysql只需处理一个行就可以返回结果。如果没有“name”列的索引Mysql要扫描数据文件中的所有记录,即1000个记录!显然,需要Mysql处理的记录数量越少,则它完成任务的速度就越快。

  二、索引的类型

  Mysql提供多种索引类型供选择:
  • 普通索引

    这是最基本的索引类型,而且它没有唯一性之类的限制。普通索引可以通过以下几种方式创建:

    • 创建索引,例如CREATE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);
    • 修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表);
    • 创建表的时候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) );

  • 唯一性索引

    这种索引和前面的“普通索引”基本相同,但有一个区别:索引列的所有值都只能出现一次,即必须唯一。唯一性索引可以用以下几种方式创建:

    • 创建索引,例如CREATE UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);
    • 修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表);
    • 创建表的时候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表) );

  • 主键

    主键是一种唯一性索引,但它必须指定为“PRIMARY KEY”。如果你曾经用过AUTO_INCREMENT类型的列,你可能已经熟悉主键之类的概念了。主键一般在创建表的时候指定,例如“CREATE TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) ); ”。但是,我们也可以通过修改表的方式加入主键,例如“ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表); ”。每个表只能有一个主键。
     
  • 全文索引

    Mysql从3.23.23版开始支持全文索引和全文检索。在Mysql中,全文索引索引类型为FULLTEXT。全文索引可以在VARCHAR或者TEXT类型的列上创建。它可以通过CREATE TABLE命令创建,也可以通过ALTER TABLE或CREATE INDEX命令创建。对于大规模的数据集,通过ALTER TABLE(或者CREATE INDEX)命令创建全文索引要比把记录插入带有全文索引的空表更快。本文下面的讨论不再涉及全文索引,要了解更多信息,请参见Mysql documentation
  三、单列索引与多列索引

  索引可以是单列索引,也可以是多列索引。下面我们通过具体的例子来说明这两种索引的区别。假设有这样一个people表:

ALTER TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age);

  由于索引文件以B-树格式保存,Mysql能够立即转到合适的firstname,然后再转到合适的lastname,最后转到合适的age。在没有扫描数据文件任何一个记录的情况下,Mysql就正确地找出了搜索的目标记录!

  那么,如果在firstname、lastname、age这三个列上分别创建单列索引,效果是否和创建一个firstname、lastname、age的多列索引一样呢?答案是否定的,两者完全不同。当我们执行查询的时候,Mysql只能使用一个索引。如果你有三个单列的索引Mysql会试图选择一个限制最严格的索引。但是,即使是限制最严格的单列索引,它的限制能力也肯定远远低于firstname、lastname、age这三个列上的多列索引

  四、最左前缀

  多列索引还有另外一个优点,它通过称为最左前缀(Leftmost Prefixing)的概念体现出来。继续考虑前面的例子,现在我们有一个firstname、lastname、age列上的多列索引,我们称这个索引为fname_lname_age。当搜索条件是以下各种列的组合时,Mysql将使用fname_lname_age索引
  • firstname,lastname,age
  • firstname,lastname
  • firstname
  从另一方面理解,它相当于我们创建了(firstname,lastname,age)、(firstname,lastname)以及(firstname)这些列组合上的索引。下面这些查询都能够使用这个fname_lname_age索引
 
table type possible_keys key key_len ref rows Extra
people ref fname_lname_age fname_lname_age 102 const,const,const 1 Where used

  下面我们就来看看这个EXPLAIN分析结果的含义。
  • table:这是表的名字。

  • type:连接操作的类型。下面是Mysql文档关于ref连接类型的说明:

    “对于每一种与另一个表中记录的组合,Mysql将从当前的表读取所有带有匹配索引值的记录。如果连接操作只使用键的最左前缀,或者如果键不是UNIQUE或PRIMARY KEY类型(换句话说,如果连接操作不能根据键值选择出唯一行),则Mysql使用ref连接类型。如果连接操作所用的键只匹配少量的记录,则ref是一种好的连接类型。”

    在本例中,由于索引不是UNIQUE类型,ref是我们能够得到的最好连接类型。

    如果EXPLAIN显示连接类型是“ALL”,而且你并不想从表里面选择出大多数记录,那么Mysql的操作效率将非常低,因为它要扫描整个表。你可以加入更多的索引来解决这个问题。预知更多信息,请参见Mysql的手册说明。

  • possible_keys

    可能可以利用的索引的名字。这里的索引名字是创建索引时指定的索引昵称;如果索引没有昵称,则默认显示的是索引中第一个列的名字(在本例中,它是“firstname”)。默认索引名字的含义往往不是很明显。

  • Key

    它显示了Mysql实际使用的索引的名字。如果它为空(或NULL),则Mysql不使用索引

  • key_len

    索引中被使用部分的长度,以字节计。在本例中,key_len是102,其中firstname占50字节,lastname占50字节,age占2字节。如果Mysql只使用索引中的firstname部分,则key_len将是50。

  • ref

    它显示的是列的名字(或单词“const”),Mysql将根据这些列来选择行。在本例中,Mysql根据三个常量选择行。

  • rows

    Mysql所认为的它在找到正确的结果之前必须扫描的记录数。显然,这里最理想的数字就是1。

  • Extra

    这里可能出现许多不同的选项,其中大多数将对查询产生负面影响。在本例中,Mysql只是提醒我们它将用WHERE子句限制搜索结果集。
  七、索引的缺点

  到目前为止,我们讨论的都是索引的优点。事实上,索引也是有缺点的。

  首先,索引要占用磁盘空间。通常情况下,这个问题不是很突出。但是,如果你创建每一种可能列组合的索引索引文件体积的增长速度将远远超过数据文件。如果你有一个很大的表,索引文件的大小可能达到操作系统允许的最大文件限制。

  第二,对于需要写入数据的操作,比如DELETE、UPDATE以及INSERT操作,索引会降低它们的速度。这是因为Mysql不仅要把改动数据写入数据文件,而且它还要把这些改动写入索引文件。

  【结束语】

  在大型数据库中,索引是提高速度的一个关键因素。不管表的结构是多么简单,一次500000行的表扫描操作无论如何不会快。如果你的网站上也有这种大规模的表,那么你确实应该花些时间去分析可以采用哪些索引,并考虑是否可以改写查询以优化应用。要了解更多信息,请参见MySQL manual。另外注意,本文假定你所使用的Mysql是3.23版,部分查询不能在3.22版Mysql上执行。

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