在MySQL中如何使用覆盖索引优化limit分页查询

在MySQL中如何使用覆盖索引优化limit分页查询

背景

今年3月份时候,线上发生一次大事故。公司主要后端服务器发生宕机,所有接口超时。宕机半小时后,又自动恢复正常。但是过了2小时,又再次发生宕机。

通过接口日志,发现MySQL数据库无法响应服务器。在阿里云的技术支持的帮助下,发现了MySQL数据库中存在大量慢查询,导致CPU负载过高。最后,根据慢查询日志,定位到了出问题的SQL和业务接口。

业务接口是一个分页接口,莫名被刷到7000多页,偏移量(offset)高达20w多。每当这条SQL执行时,数据库CPU直接打满。查询时间超过1分钟才有响应。由于慢查询导致数据库CPU使用率爆满,其他业务的数据库请求无法得到及时响应,接口超时。最后,拖垮主服务器。

limit分页查询性能问题

MySQL Limit 语法格式:

SELECT * FROM table LIMIT [offset,] rows | rows OFFSET offset

分页查询时,我们会在 LIMIT 后面传两个参数,一个是偏移量(offset),一个是获取的条数(limit)。当偏移量很小时,查询速度很快,但是当 offset 很大时,查询速度就会变慢。

下面我们以一个实例,讲解一下分页性能问题。假设有一张 300w 条数据的表,对其进行分页查询。

select * from tbl_works limit 1, 10 // 32.8ms select * from tbl_works limit 10, 10 // 34.2ms select * from tbl_works limit 100, 10 // 35.4ms select * from tbl_works limit 1000, 10 // 39.6ms select * from tbl_works limit 10000, 10 // 5660ms select * from tbl_works limit 100000, 10 // 61.4 秒 select * from tbl_works limit 1000000, 10 // 273 秒 

可以看到,随着偏移量(offset)的增加,查询时间变得越长。对于普通的业务而言,超过1秒的查询是绝对不可以忍受的。上例中,当偏移的起始位置超过10万时,分页查询的时间超过61秒。当偏移量超过100万时,查询时间竟然长达273秒。

从上例中,我们可以总结出:LIMIT分页查询的时间与偏移量值成正比。当偏移量越大时,查询时间越长。这种情况,会随着业务的增加,数据的增多,会越发的明显。那么,如何优化这种情况呢?答案是,覆盖索引。

优化方法

对于LIMIT分页查询的性能优化,主要思路是利用覆盖索引字段定位数据,然后再取出内容。

不使用覆盖索引,查询耗时情况:

SELECT * FROM `tbl_works` WHERE `status`=1 LIMIT 100000, 10 // 78.3 秒 

1)子查询分页方式

SELECT * FROM tbl_works
WHERE id >= (SELECT id FROM tbl_works limit 100000, 1) LIMIT 20 // 54ms 

子查询分页方式,首先通过子查询和覆盖索引定位到起始位置ID,然后再取所需条数的数据。

缺点是,不适用于结果集不以ID连续自增的分页场景。在复杂分页场景,往往需要通过过滤条件,筛选到符合条件的ID,此时的ID是离散且不连续的。如果使用上述的方式,并不能筛选出目标数据。

当然,我们也可以对此方法做一些改进,首先利用子查询获取目标分页的 ids,然后再根据 ids 获取内容。
根据直觉将SQL改造如下:

SELECT * FROM tbl_works
WHERE id IN (SELECT id FROM tbl_works limit 100000, 10) // 错误信息: // This version of MySQL doesn't yet support 'LIMIT & IN/ALL/ANY/SOME subquery' 

然而,并不尽人意。我们得到一个错误提示。
错误信息的含义是,子查询不能有 limit操作。于是,我们对SQL进行了改造,对子查询包了一层:

SELECT t1.* FROM tbl_works t1 WHERE t1.id in (SELECT t2.id from (SELECT id FROM tbl_works limit 100000, 10) as t2) // 53.9ms 

执行成功,且查询效率很高。但是,这种写法非常繁琐。我们可以使用下面的 join 分页方式,达到相同的优化效果。实际上,两者的原理是相同的。

2)join 分页方式

SELECT * FROM tbl_works t1 JOIN (SELECT id from tbl_works WHERE status=1 limit 100000, 10) t2 ON t1.id = t2.id // 53.6 ms 

这条SQL的含义是,通过自连接与join定位到目标 ids,然后再将数据取出。在定位目标 ids时,由于 SELECT的元素只有主键 ID,且status 存在索引,因此MySQL只需在索引中,就能定位到目标 ids,不用在数据文件上进行查找。因而,查询效率非常高。

覆盖索引(Cover Index)

如果索引包含所有满足查询需要的数据的索引成为覆盖索引(Covering Index),也就是平时所说的不需要回表操作。

简单的说,覆盖索引覆盖所有需要查询的字段(即,大于或等于所查询的字段)。MySQL可以通过索引获取查询数据,因而不需要读取数据行。

覆盖索引的好处:

  1. 索引大小远小于数据行大小。因而,如果只读取索引,则能极大减少对数据访问量。
  2. 索引按顺序储存。对于IO密集型的范围查询会比随机从磁盘读取每一行数据的IO要少。
  3. 避免对主键索引的二次查询。二级索引的叶子节点包含了主键的值,如果二级索引包含所要查询的值,则能避免二次查询主键索引(聚簇索引,聚簇索引既存储了索引,也储存了值)。

总结

通过利用覆盖索引,能极大的优化了Limit分页查询的效率。在真正的实践中,除了使用覆盖索引,优化查询速度外,我们还可以使用 Redis 缓存,将热点数据进行缓存储存。

背景描述的事故,我们考虑了时间成本和业务复杂度后,最后采取的是限制分页和增加缓存。所谓的限制分页,即在不影响阅读体验的前提下,只允许用户可以查看前几千条的数据。经测验,偏移量较小时的查询效率较令人满意,查询效率接近使用覆盖索引查询的速度。

参考资料

作者:youthcity

链接:https://www.jianshu.com/p/c6290e65d8b5

來源:简书

简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请联系我们举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/112545.html原文链接:https://javaforall.net

(0)
上一篇 2021年11月5日 下午7:00
下一篇 2021年11月5日 下午8:00


相关推荐

  • java 死链检测_网站死链检测工具/网站地图生成工具「建议收藏」

    java 死链检测_网站死链检测工具/网站地图生成工具「建议收藏」转载自http://www.yshjava.cn/post/483.html今天在谷歌站长工具上看到谷歌爬虫在笔者的个人博客网站上找到了3个无效的404链接,稍微有一点SEO常识的人都知道,404是搜索引擎爬虫非常讨厌的页面,会直接降低网站在搜索引擎中的权重和排名,这是广大站长都不愿意看到的事情。如果自己手动的去寻找这些404页面,或许很难:404存在于哪些页面中?出现一次还是多次?偶然还是必然…

    2022年7月23日
    19
  • idea初使用之配置使用maven仓库

    idea初使用之配置使用maven仓库

    2022年2月21日
    48
  • python习题及答案

    python习题及答案作业四按要求编写程序 任选三题 1 编写一个从 1 加到 end 的当型循环 变量 end 的值由键盘输入 假如输入 end 的值为 6 则代码输出的结果应该是 21 也就是 1 2 3 4 5 6 的结果 不要用 sum 作为变量 因为它是内置函数 a input b int a total 0

    2026年3月19日
    2
  • 理解group by[通俗易懂]

    理解group by[通俗易懂]先来看下表1,表名为test: 表1  执行如下SQL语句: 1 2 SELECT name FROM test GROUP BY name   你应该很容易知道运行的结果,没错,就是下表2: 表2  可是为了能够更好的理解“groupby”多个列“和”聚合函数“的应用,我建议在思考的过程中,由表1到表2的过程中…

    2022年5月26日
    34
  • 红色故障码大全_图论的最短路问题

    红色故障码大全_图论的最短路问题原题链接战争中保持各个城市间的连通性非常重要。本题要求你编写一个报警程序,当失去一个城市导致国家被分裂为多个无法连通的区域时,就发出红色警报。注意:若该国本来就不完全连通,是分裂的k个区域,而失去一个城市并不改变其他城市之间的连通性,则不要发出警报。输入格式:输入在第一行给出两个整数N(0 < N ≤ 500)和M(≤ 5000),分别为城市个数(于是默认城市从0到N-1编号)和连接两城市的通路条数。随后M行,每行给出一条通路所连接的两个城市的编号,其间以1个空格分隔。在城市信息之后给出被攻占的

    2022年8月8日
    3
  • java最新手机号正则校验[通俗易懂]

    java最新手机号正则校验[通俗易懂]手机号校验publicstaticbooleanCheckMobilePhoneNum(StringphoneNum){ Stringregex=”^(1[3-9]\\d{9}$)”;if(phoneNum.length()!=11){returnfalse;}else{Patternp=Pattern…

    2022年5月23日
    91

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号