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盤點索引失效場景及對應的解決方案

  • 爱糖宝
  • 2024-07-01
  • 2062
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MySQL 索引失效是一個相當普遍的問題,尤其在處理慢查詢時特別需要注意是否存在索引失效的情況。

排查索引失效問題的第一步,必須定位要分析的 SQL 語句,然後透過EXPLAIN來檢視其執行計劃。主要關注typekeyextra這幾個欄位。

我們需根據 key、type 和 extra 判斷 SQL 查詢是否利用了索引。若是,是否為覆蓋索引、索引下推、整體索引掃描,或是索引跳躍掃描等情況。

通常,最佳化的索引使用情況包括以下幾種:

  • 首先,key 欄位必須有值,不得為 NULL。

  • 其次,type 應該是 ref、eq_ref、range、const 等幾種型別。

  • 此外,extra 欄位如果為 NULL 或者包含"using index"、"using index condition"都是可以接受的情況。

如果執行計劃顯示一條 SQL 語句沒有有效利用索引,例如 type = ALL,key = NULL,extra = Using where。

那麼就需要進一步分析未能有效利用索引的原因。需要了解的是,是否需要使用索引以及應該使用哪個索引,這是由 MySQL 的最佳化器決定的,它會根據成本估算做出決策。

以下是導致未能有效利用索引的幾種可能情況:

  1. 索引未正確建立:當查詢語句中的 where 條件涉及的欄位未建立索引,或者索引未滿足最左字首匹配條件時,就未能正確建立索引。

  2. 索引區分度不足:如果索引的區分度不高,可能導致未使用索引,因為在這種情況下,利用索引並不能有效提升查詢效率。

  3. 表過小:當表中的資料量很少時,最佳化器可能認為全表掃描的成本不高,因此可能選擇不使用索引。

  4. 查詢語句中使用了函式或欄位型別不匹配等情況導致索引失效。

這時候我們需要從頭開始逐一分析:

  1. 如果索引未正確建立,根據 SQL 語句建立適當的索引。如果未遵守最左字首原則,調整索引或修改 SQL 語句。

  2. 若索引區分度不高,考慮選擇另一個更合適的索引欄位。

  3. 對於表過小的情況,最佳化影響可能不大,因此是否使用索引可以不做過多最佳化。

  4. 排查具體的失效原因,然後有針對性地調整 SQL 語句。

可能導致索引失效的情況

假設我們有一張表(以下 SQL 實驗基於 MySQL 5.7):

CREATE TABLE `mytable` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(50) NOT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `create_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `name` (`name`),
  KEY `age` (`age`),
  KEY `create_time` (`create_time`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

insert into mytable(id,name,age,create_time) values (1,"paidaxing",20,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (2,"paidaxing1",21,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (3,"paidaxing2",22,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (4,"paidaxing3",20,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (5,"paidaxing4",14,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (6,"paidaxing5",43,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (7,"paidaxing6",32,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (8,"paidaxing7",12,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (9,"paidaxing8",1,now());
insert into mytable(id,name,age,create_time) values (10,"paidaxing9",43,now());

索引列參與計算

select * from mytable where age = 12;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ref  | age           | age  | 5       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+

以上 SQL 語句是可以利用索引的,但如果在欄位中增加計算操作,就可能導致索引失效:

select * from mytable where age +1 = 12;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

但如果計算的形式如下,仍然可以利用索引:

select * from mytable where age = 12 - 1;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ref  | age           | age  | 5       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+

對索引列進行函式操作

SELECT * FROM mytable WHERE create_time = '2023-04-01 00:00:00';

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key         | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ref  | create_time   | create_time | 6       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+----------+-------+

以上 SQL 語句可以利用索引,但如果在欄位中新增函式操作,可能會導致索引失效:

SELECT * FROM mytable WHERE YEAR(create_time) = 2022;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

使用 OR

SELECT * FROM mytable WHERE name = 'paidaxing' and age > 18;

+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | const | name,age      | name | 202     | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+

但如果使用 OR,並且 OR 條件中的兩側包含<或者>運算子時,可能會導致索引失效,例如:

SELECT * FROM mytable WHERE name = 'paidaxing' OR age > 18;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | name,age      | NULL | NULL    | NULL |   10 |    40.00 | Using where |
+-

但如果 OR 條件的兩側都是等號判斷,並且兩個欄位都有索引,仍然可以利用索引,例如:

mysql> explain SELECT * FROM mytable WHERE name = 'paidaxing' OR age = 18;
+----+-------------+---------+------------+-------------+---------------+----------+---------+------+------+----------+------------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type        | possible_keys | key      | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                              |
+----+-------------+---------+------------+-------------+---------------+----------+---------+------+------+----------+------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | index_merge | name,age      | name,age | 202,5   | NULL |    2 |   100.00 | Using union(name,age); Using where |
+----+-------------+---------+------------+-------------+---------------+----------+---------+------+------+----------+------------------------------------+

like 操作

SELECT * FROM mytable WHERE nick like '%paidaxing%';
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |    11.11 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+



SELECT * FROM mytable WHERE nick like '%paidaxing';
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |    11.11 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+


SELECT * FROM mytable WHERE nick like 'paidaxing%';
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | range| nick          | nick | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+



SELECT * FROM mytable WHERE nick like 'paida%xing';
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | range| nick          | nick | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

以上四種 LIKE 模式中,"paidaxing%"和"paida%xing"這兩種可以利用索引,但是如果是"%paidaxing%"和"%paidaxing"就無法利用索引。

隱式型別轉換

select * from mytable where name = 1;
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | name          | NULL | NULL    | NULL |   10 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

以上情況中,如果表中的 name 欄位是 varchar 型別,但我們使用 int 型別進行查詢,這會導致索引失效。

然而,有一個特例是,如果欄位型別是 int 型別,而查詢條件中新增了單引號或雙引號,MySQL 會將引數轉換為 int 型別,這種情況下也可以利用索引。

select * from mytable where age = '1';

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ref  | age           | age  | 5       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+

不等於比較

SELECT * FROM mytable WHERE age != 18;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | age           | NULL | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

但並非所有情況都是如此,例如在以下情況下,使用 ID 進行!=比較時,可能會利用索引:

SELECT * FROM mytable WHERE id != 18;
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | range | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | NULL |   12 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+

在使用!=(不等於)運算子時,索引是否失效與多個因素有關,包括索引的選擇性、資料的分佈情況等,並不能簡單地因為使用了!=運算子就說導致了索引失效。

is not null

以下情況是索引失效的:

SELECT * FROM mytable WHERE name is not null

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | name          | NULL | NULL    | NULL |   10 |    90.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

order by

SELECT * FROM mytable order by age

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+

當進行 ORDER BY 操作時,如果資料量非常小,資料庫可能會選擇在記憶體中進行排序,而不是使用索引。

in

使用 IN 操作時,有時會走索引,有時則不會。一般來說,當 IN 子句中的值較少時,資料庫可能會選擇使用索引進行最佳化;但如果 IN 子句中的選項較多,可能就不會使用索引。

mysql> explain select * from mytable where name in ("paidaxing");
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | const | name          | name | 202     | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+

mysql> explain select * from mytable where name in ("paidaxing","pdx");
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | range | name          | name | 202     | NULL |    2 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------+


mysql> explain select * from mytable where name in ("paidaxing","pdx","x");
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | mytable | NULL       | ALL  | name          | NULL | NULL    | NULL |   11 |    27.27 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+

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