优化 | 再用传统分页SQL你就死定了

2017/04/13 13:21
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0、导读

在分页功能开发时,我们很习惯用LIMIT O,N的方法来取数据。这种方法在遇到超大分页偏移量时是会把MySQL搞死的,请别再这么写SQL了


通常,我们会采用ORDER BY LIMIT start, offset 的方式来进行分页查询。例如下面这个SQL:

SELECT * FROM `t1` WHERE ftype=1 ORDER BY id DESC LIMIT 100, 10;

或者像下面这个不带任何条件的分页SQL:

SELECT * FROM `t1` ORDER BY id DESC LIMIT 100, 10;


一般而言,分页SQL的耗时随着 start 值的增加而急剧增加,我们来看下面这2个不同起始值的分页SQL执行耗时:

yejr@imysql.com> SELECT * FROM `t1` WHERE ftype=1

   ORDER BY id DESC LIMIT 500, 10;

10 rows in set (0.05 sec)


yejr@imysql.com> SELECT * FROM `t1` WHERE ftype=6 

   ORDER BY id DESC LIMIT 935500, 10;

10 rows in set (2.39 sec)


可以看到,随着分页数量的增加,SQL查询耗时也有数十倍增加,显然不科学。


今天我们就来分析下,如何能优化这个分页方案。


一般滴,想要优化分页的终极方案就是:没有分页,哈哈哈~~~,不要说我讲废话,确实如此,可以把分页算法交给Solr、Lucene、Sphinx等第三方解决方案,尤其是遇到有模糊搜索的需求时,没必要让MySQL来做它不擅长的事情。


当然了,有小伙伴说,用第三方太麻烦了,我们就想用MySQL来做这个分页,咋办呢?莫急,且待我们慢慢分析。


先看下表DDL、数据量、查询SQL的执行计划等信息:

yejr@imysql.com> SHOW CREATE TABLE `t1`;

CREATE TABLE `t1` (

 `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

...

 `ftype` tinyint(3) unsigned NOT NULL,

...

 PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;


yejr@imysql.com> select count(*) from t1;

+----------+

| count(*) |

+----------+

| 994584 |

+----------+


yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM `t1` WHERE ftype=1 

   ORDER BY id DESC LIMIT 500, 10\G

*************************** 1. row ***************************

 id: 1

 select_type: SIMPLE

 table: t1

 type: index

possible_keys: NULL

 key: PRIMARY

 key_len: 4

 ref: NULL

rows: 510

 Extra: Using where


yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM `t1` WHERE ftype=1

   ORDER BY id DESC LIMIT 935500, 10\G

*************************** 1. row ***************************

 id: 1

 select_type: SIMPLE

 table: t1

 type: index

possible_keys: NULL

 key: PRIMARY

 key_len: 4

 ref: NULL

rows: 935510

 Extra: Using where


可以看到,虽然是通过主键索引扫描数据的,但第二个SQL需要扫描的记录数太大了,而且需要先扫描约935510条记录,然后再根据排序结果取10条记录,这肯定是非常慢了。


针对这种情况,我们的优化思路就比较清晰了,有两点:

  1. 尽可能从索引中直接获取数据,避免或减少再次扫描行数据的次数(也就是我们通常所说的避免回表);

  2. 尽可能减少扫描的记录数,也就是先确定起始的范围,再往后取N条记录。


根据上面这两种优化思路,有相应的SQL改写方法:子查询、表连接,像下面这样的:

#方法一

#采用子查询的方式优化,在子查询里先从索引获取到最大id,然后倒序排,再取10行结果集

#注意这里采用了两次倒序排,因此在取LIMIT的start值时,比原来的值加了10,即935510,否则结果将和原来的不一致


yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM (SELECT * FROM `t1` WHERE 

  id > ( SELECT id FROM `t1` WHERE ftype=1 

  ORDER BY id DESC LIMIT 935510, 1) LIMIT 10) t ORDER BY id DESC\G

*************************** 1. row ***************************

 id: 1

 select_type: PRIMARY

 table: <derived2>

 type: ALL

possible_keys: NULL

 key: NULL

 key_len: NULL

 ref: NULL

 rows: 10

 Extra: Using filesort

*************************** 2. row ***************************

 id: 2

 select_type: DERIVED

 table: t1

 type: ALL

possible_keys: PRIMARY

 key: NULL

 key_len: NULL

 ref: NULL

 rows: 973192

 Extra: Using where

*************************** 3. row ***************************

 id: 3

 select_type: SUBQUERY

 table: t1

 type: index

possible_keys: NULL

 key: PRIMARY

 key_len: 4

 ref: NULL

 rows: 935511

 Extra: Using where


#方法二

#采用INNER JOIN优化,JOIN子句里也优先从索引获取ID列表,然后直接关联查询获得最终结果,这里不需要加10


yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM `t1` INNER JOIN 

  ( SELECT id FROM `t1` WHERE ftype=1 

  ORDER BY id DESC LIMIT 935500,10) t2 USING (id)\G

*************************** 1. row ***************************

 id: 1

 select_type: PRIMARY

 table: <derived2>

 type: ALL

possible_keys: NULL

 key: NULL

 key_len: NULL

 ref: NULL

 rows: 935510

 Extra: NULL

*************************** 2. row ***************************

 id: 1

 select_type: PRIMARY

 table: t1

 type: eq_ref

possible_keys: PRIMARY

 key: PRIMARY

 key_len: 4

 ref: t2.id

 rows: 1

 Extra: NULL

*************************** 3. row ***************************

 id: 2

 select_type: DERIVED

 table: t1

 type: index

possible_keys: NULL

 key: PRIMARY

 key_len: 4

 ref: NULL

 rows: 973192

 Extra: Using where


然后来对比下这2个优化后的执行时间/代价:

#1、子查询优化:从profiling的结果来看,相比原来耗时减少 28.2%

yejr@imysql.com> SELECT * FROM (SELECT * FROM `t1` WHERE 

  id > ( SELECT id FROM `t1` WHERE ftype=1 

  ORDER BY id DESC LIMIT 935510, 1) LIMIT 10) T ORDER BY id DESC;

...

rows in set (1.86 sec)


#2、INNER JOIN优化:从profiling的结果来看,相比原来耗时减少30.8%

yejr@imysql.com> SELECT * FROM `t1` INNER JOIN 

  ( SELECT id FROM `t1` WHERE ftype=1 

  ORDER BY id DESC LIMIT 935500,10) t2 USING (id);

...

10 rows in set (1.83 sec)


再来看一个不带过滤条件的分页SQL对比:

#1、原始SQL

yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM `t1` ORDER BY id DESC LIMIT 935500, 10\G

*************************** 1. row ***************************

           id: 1

  select_type: SIMPLE

        table: t1

         type: index

possible_keys: NULL

          key: PRIMARY

      key_len: 4

          ref: NULL

         rows: 935510

        Extra: NULL


yejr@imysql.com> SELECT * FROM `t1` ORDER BY id DESC LIMIT 935500, 10;

...

10 rows in set (2.22 sec)



#2、采用子查询优化,相比原来耗时减少10.6%

yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM (SELECT * FROM `t1` WHERE 

  id > ( SELECT id FROM `t1` ORDER BY id DESC 

  LIMIT 935510, 1) LIMIT 10) t ORDER BY id DESC;

*************************** 1. row ***************************

           id: 1

  select_type: PRIMARY

        table: <derived2>

         type: ALL

possible_keys: NULL

          key: NULL

      key_len: NULL

          ref: NULL

         rows: 10

        Extra: Using filesort

*************************** 2. row ***************************

           id: 2

  select_type: DERIVED

        table: t1

         type: ALL

possible_keys: PRIMARY

          key: NULL

      key_len: NULL

          ref: NULL

         rows: 973192

        Extra: Using where

*************************** 3. row ***************************

           id: 3

  select_type: SUBQUERY

        table: t1

         type: index

possible_keys: NULL

          key: PRIMARY

      key_len: 4

          ref: NULL

         rows: 935511

        Extra: Using index


yejr@imysql.com> SELECT * FROM (SELECT * FROM `t1` WHERE 

  id > ( SELECT id FROM `t1` ORDER BY id DESC 

  LIMIT 935510, 1) LIMIT 10) t ORDER BY id DESC;

10 rows in set (2.01 sec)



#3、采用INNER JOIN优化,相比原来耗时减少30.2%

yejr@imysql.com> EXPLAIN SELECT * FROM `t1` INNER JOIN 

  ( SELECT id FROM `t1`ORDER BY id DESC 

  LIMIT 935500,10) t2 USING (id)\G

*************************** 1. row ***************************

           id: 1

  select_type: PRIMARY

        table: 

         type: ALL

possible_keys: NULL

          key: NULL

      key_len: NULL

          ref: NULL

         rows: 935510

        Extra: NULL

*************************** 2. row ***************************

           id: 1

  select_type: PRIMARY

        table: t1

         type: eq_ref

possible_keys: PRIMARY

          key: PRIMARY

      key_len: 4

          ref: t1.id

         rows: 1

        Extra: NULL

*************************** 3. row ***************************

           id: 2

  select_type: DERIVED

        table: t1

         type: index

possible_keys: NULL

          key: PRIMARY

      key_len: 4

          ref: NULL

         rows: 973192

        Extra: Using index


yejr@imysql.com> SELECT * FROM `t1` INNER JOIN 

  ( SELECT id FROM `t1`ORDER BY id DESC 

  LIMIT 935500,10) t2 USING (id);

10 rows in set (1.70 sec)


至此,我们看到采用子查询或者INNER JOIN进行优化后,都有大幅度的提升,这个方法也同样适用于较小的分页。


说下结论,子查询和INNER JOIN分页优化方法的提升效率是:

  • 带WHERE条件的分页分别能提高查询效率:24.9%、156.5%;

  • 不带WHERE条件的分页分别提高查询效率:554.5%、11.7%。


单从提升比例说,还是挺可观的。而且这两种优化方法基本上可适用于各种分页模式,强烈建议一开始就改成这种SQL写法习惯。


我们来看下各种场景相应的提升比例是多少:


大分页,带WHERE 大分页,不带WHERE 大分页平均提升比例 小分页,带WHERE 小分页,不带WHERE 总体平均提升比例
子查询优化 28.20% 10.60% 19.40% 24.90% 554.40% 154.53%
INNER JOIN优化 30.80% 30.20% 30.50% 156.50% 11.70% 57.30%

这样看就和明显了,尤其是针对大分页的情况,因此我们优先推荐使用INNER JOIN方式优化分页算法。


上述每次测试都重启mysqld实例,并且加了SQL_NO_CACHE,以保证每次都是直接数据文件或索引文件中读取。如果数据经过预热后,查询效率会一定程度提升,但上述相应的效率提升比例还是基本一致的。


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