select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;
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下面讲语句是怎么执行的,以及有什么参数会影响执行的行为。
全字段排序
为避免全表扫描,我们需要在 city 字段加上索引。
用 explain 命令来看看这个语句的执行情况
Extra 这个字段中的“Using filesort”表示的就是需要排序,MySQL 会给每个线程分配一块内存用于排序,称为 sort_buffer。
先来看一下 city 这个索引的示意图
从图中可以看到,满足 city='杭州’条件的行,是从 ID_X 到 ID_(X+N) 的这些记录。
通常情况下,这个语句执行流程如下所示 :
初始化 sort_buffer,确定放入 name、city、age 这三个字段;
从索引 city 找到第一个满足 city='杭州’条件的主键 id,也就是图中的 ID_X;
到主键 id 索引取出整行,取 name、city、age 三个字段的值,存入 sort_buffer 中;
从索引 city 取下一个记录的主键 id;
重复步骤 3、4 直到 city 的值不满足查询条件为止,对应的主键 id 也就是图中的 ID_Y;
对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 做快速排序;
按照排序结果取前 1000 行返回给客户端
过程如下图,这个排序过程,称为全字段排序
图中“按 name 排序”这个动作,可能在内存中完成,也可能需要使用外部排序,这取决于排序所需的内存和参数 sort_buffer_size。
sort_buffer_size,就是 MySQL 为排序开辟的内存(sort_buffer)的大小。如果要排序的数据量小于 sort_buffer_size,排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大,内存放不下,则不得不利用磁盘临时文件辅助排序(一般使用归并排序算法)。
通过查看 OPTIMIZER_TRACE 的结果来确认的,可以从 number_of_tmp_files 中看到是否使用了临时文件。
sort_mode 里面的 packed_additional_fields 的意思是,排序过程对字符串做了“紧凑”处理。即使 name 字段的定义是 varchar(16),在排序过程中按照实际长度来分配空间的。
在上面这个算法过程里面,只对原表的数据读了一遍,剩下的操作都是在 sort_buffer 和临时文件中执行的。
但这个算法有一个问题,就是如果查询要返回的字段很多的话,那么 sort_buffer 里面要放的字段数太多,这样内存里能够同时放下的行数很少,要分成很多个临时文件,排序的性能会很差。如果单行很大,这个方法效率不够好。
rowid 排序
MySQL 认为排序的单行长度太大会采取rowid排序
SET max_length_for_sort_data = 16;
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max_length_for_sort_data,是 MySQL 中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。它的意思是,如果单行的长度超过这个值,MySQL 就认为单行太大,要换一个算法。
city、name、age 这三个字段的定义总长度是 36,把 max_length_for_sort_data 设置为 16,改变了排序过程。
新的算法放入 sort_buffer 的字段,只有要排序的列(即 name 字段)和主键 id。
但这时,排序的结果就因为少了 city 和 age 字段的值,不能直接返回了,整个执行流程就变成如下所示的样子:
初始化 sort_buffer,确定放入两个字段,即 name 和 id;
从索引 city 找到第一个满足 city='杭州’条件的主键 id,也就是图中的 ID_X;
到主键 id 索引取出整行,取 name、id 这两个字段,存入 sort_buffer 中;
从索引 city 取下一个记录的主键 id;
重复步骤 3、4 直到不满足 city='杭州’条件为止,也就是图中的 ID_Y;
对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 进行排序;
遍历排序结果,取前 1000 行,并按照 id 的值回到原表中取出 city、name 和 age 三个字段返回给客户端。
排序执行流程的示意图如下,称为 rowid 排序。
对比全字段排序流程图,rowid 排序多访问了一次表 t 的主键索引,就是步骤 7。
PS:“结果集”是一个逻辑概念,实际上 MySQL 服务端从排序后的 sort_buffer 中依次取出 id,然后到原表查到 city、name 和 age 这三个字段的结果,不需要在服务端再耗费内存存储结果,是直接返回给客户端的。
此时OPTIMIZER_TRACE 输出可见number_of_tmp_files 变成 10 了,因此需要排序的总数据量就变小了,需要的临时文件也相应地变少了。
全字段排序 VS rowid 排序
如果 MySQL 实在是担心排序内存太小,会影响排序效率,才会采用 rowid 排序算法,这样排序过程中一次可以排序更多行,但是需要再回到原表去取数据(IO)。rowid 排序会要求回表多造成磁盘读,因此不会被优先选择。
如果 MySQL 认为内存足够大,会优先选择全字段排序,把需要的字段都放到 sort_buffer 中,这样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了,不用再回到原表去取数据。
体现了 MySQL 的一个设计思想:如果内存够,就要多利用内存,尽量减少磁盘访问。 MySQL 做排序是一个成本比较高的操作
“避免”排序
并不是所有的 order by 语句,都需要排序操作的。
MySQL 之所以需要生成临时表,并且在临时表上做排序操作,其原因是原来的数据都是无序的。
如果能够保证从 city 这个索引上取出来的行,天然就是按照 name 递增排序的话,就可以不用再排序。
我们可以在这个市民表上创建一个 city 和 name 的联合索引,对应的 SQL 语句是:
alter table t add index city_user(city, name);
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这是city 和 name 联合索引示意图
在这个索引里面,我们依然可以用树搜索的方式定位到第一个满足 city='杭州’的记录,并且额外确保了,接下来按顺序取“下一条记录”的遍历过程中,只要 city 的值是杭州,name 的值就一定是有序的。
这样整个查询过程的流程就变成了:
从索引 (city,name) 找到第一个满足 city='杭州’条件的主键 id;
到主键 id 索引取出整行,取 name、city、age 三个字段的值,作为结果集的一部分直接返回;