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为什么你总是做不好SQL优化，这篇文章告诉你答案 | 博学谷狂野架构师

2023-03-16 10:00 https://my.oschina.net/jiagoushi/blog/8570219 博学谷狂野架构师次阅读条评论

insert

如果我们需要一次性往数据库表中插入多条记录，可以从以下三个方面进行优化。

insert into tb_test values(1,'tom');

insert into tb_test values(2,'cat');

insert into tb_test values(3,'jerry');

.....

优化方案一:

批量插入数据

Insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

优化方案二

手动控制事务

start transaction;

insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

insert into tb_test values(4,'Tom'),(5,'Cat'),(6,'Jerry');

insert into tb_test values(7,'Tom'),(8,'Cat'),(9,'Jerry');

commit;

优化方案三

主键顺序插入，性能要高于乱序插入。

主键乱序插入 : 8 1 9 21 88 2 4 15 89 5 7 3
主键顺序插入 : 1 2 3 4 5 7 8 9 15 21 88 89

大批量插入数据

如果一次性需要插入大批量数据(比如: 几百万的记录)，使用insert语句插入性能较低，此时可以使用MySQL数据库提供的load指令进行插入。操作如下：

file

可以执行如下指令，将数据脚本文件中的数据加载到表结构中：

-- 客户端连接服务端时，加上参数 -–local-infile
mysql –-local-infile -u root -p

-- 设置全局参数local_infile为1，开启从本地加载文件导入数据的开关
set global local_infile = 1;

-- 执行load指令将准备好的数据，加载到表结构中
load data local infile '/root/sql1.log' into table tb_user fields terminated by ',' lines terminated by '\n' ;

主键顺序插入性能高于乱序插入

实例演示：

创建表结构

CREATE TABLE `tb_user` (
	`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`username` VARCHAR(50) NOT NULL,
	`password` VARCHAR(50) NOT NULL,
	`name` VARCHAR(20) NOT NULL,
	`birthday` DATE DEFAULT NULL,
	`sex` CHAR(1) DEFAULT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`),
	UNIQUE KEY `unique_user_username` (`username`)
) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 ;

设置参数

-- 客户端连接服务端时，加上参数 -–local-infile
mysql –-local-infile -u root -p

-- 设置全局参数local_infile为1，开启从本地加载文件导入数据的开关
set global local_infile = 1;

load加载数据

load data local infile '/root/load_user_100w_sort.sql' into table tb_user fields terminated by ',' lines terminated by '\n' ;

mysql> load data local infile '/root/load_user_100w_sort.sql' into table tb_user fields terminated by ',' lines terminated by '\n' ;
Query OK, 1000000 rows affected (15.47 sec)
Records: 1000000  Deleted: 0  Skipped: 0  Warnings: 0

mysql> select count(*) from tb_user;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|  1000000 |
+----------+
1 row in set (0.31 sec)

我们看到，插入100w的记录，15.47s就完成了，性能很好。

在load时，主键顺序插入性能高于乱序插入

主键优化

主键顺序插入的性能是要高于乱序插入的。我们来介绍一下具体的原因，然后再分析一下主键又该如何设计。

数据组织方式

在InnoDB存储引擎中，表数据都是根据主键顺序组织存放的，这种存储方式的表称为索引组织表(index organized table IOT)。

file

行数据，都是存储在聚集索引的叶子节点上的。而我们之前也讲解过InnoDB的逻辑结构图：

file

在InnoDB引擎中，数据行是记录在逻辑结构 page 页中的，而每一个页的大小是固定的，默认16K。那也就意味着，一个页中所存储的行也是有限的，如果插入的数据行row在该页存储不小，将会存储到下一个页中，页与页之间会通过指针连接。

页分裂

页可以为空，也可以填充一半，也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据(如果一行数据过大，会行溢出)，根据主键排列。

主键顺序插入效果
- 从磁盘中申请页，主键顺序插入
- 第一个页没有满，继续往第一页插入
- 当第一个也写满之后，再写入第二个页，页与页之间会通过指针连接

file

当第二页写满了，再往第三页写入

file

主键乱序插入效果
- 加入1#,2#页都已经写满了，存放了如图所示的数据

file

此时再插入id为50的记录，我们来看看会发生什么现象

会再次开启一个页，写入新的页中吗？

不会。因为，索引结构的叶子节点是有顺序的。按照顺序，应该存储在47之后。

file

但是47所在的1#页，已经写满了，存储不了50对应的数据了。 那么此时会开辟一个新的页 3#。

file

但是并不会直接将50存入3#页，而是会将1#页后一半的数据，移动到3#页，然后在3#页，插入50。

file

移动数据，并插入id为50的数据之后，那么此时，这三个页之间的数据顺序是有问题的。 1#的下一个 页，应该是3#， 3#的下一个页是2#。 所以，此时，需要重新设置链表指针。

file

上述的这种现象，称之为 "页分裂"，是比较耗费性能的操作。

页合并
- 目前表中已有数据的索引结构(叶子节点)如下：

file

当我们对已有数据进行删除时，具体的效果如下:
当删除一行记录时，实际上记录并没有被物理删除，只是记录被标记（flaged）为删除并且它的空间变得允许被其他记录声明使用。

file

当我们继续删除2#的数据记录

file

当页中删除的记录达到 MERGE_THRESHOLD（默认为页的50%），InnoDB会开始寻找最靠近的页（前或后）看看是否可以将两个页合并以优化空间使用。

file

删除数据，并将页合并之后，再次插入新的数据21，则直接插入3#页

file

这个里面所发生的合并页的这个现象，就称之为 "页合并"。

知识小贴士：

MERGE_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置，在创建表或者创建索引时指定。

索引设计原则
1. 满足业务需求的情况下，尽量降低主键的长度。
2. 插入数据时，尽量选择顺序插入，选择使用AUTO_INCREMENT自增主键。
3. 尽量不要使用UUID做主键或者是其他自然主键，如身份证号。
4. 业务操作时，避免对主键的修改。

file

order by 优化

MySQL的排序，有两种方式：

Using filesort : 通过表的索引或全表扫描，读取满足条件的数据行，然后在排序缓冲区sort buffer中完成排序操作，所有不是通过索引直接返回排序结果的排序都叫 FileSort 排序。

Using index : 通过有序索引顺序扫描直接返回有序数据，这种情况即为 using index，不需要额外排序，操作效率高。

对于以上的两种排序方式，Using index的性能高，而Using filesort的性能低，我们在优化排序操作时，尽量要优化为 Using index。

接下来，我们来做一个测试：

数据准备

把之前测试时，为tb_user表所建立的部分索引直接删除掉

drop index idx_user_phone on tb_user;
drop index idx_user_phone_name on tb_user;
drop index idx_user_name on tb_user;

mysql> show index from tb_user;
+---------+------------+----------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| Table   | Non_unique | Key_name             | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment | Visible | Expression |
+---------+------------+----------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| tb_user |          0 | PRIMARY              |            1 | id          | A         |          23 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          0 | idx_user_phone       |            1 | phone       | A         |          24 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          0 | idx_user_phone_name  |            1 | phone       | A         |      935064 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          0 | idx_user_phone_name  |            2 | name        | A         |      951995 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_user_name        |            1 | name        | A         |          24 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_user_pro_age_sta |            1 | profession  | A         |          16 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_user_pro_age_sta |            2 | age         | A         |          22 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_user_pro_age_sta |            3 | status      | A         |          24 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_user_pro         |            1 | profession  | A         |          16 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| tb_user |          1 | idx_email_5          |            1 | email       | A         |          23 |        5 |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
+---------+------------+----------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
10 rows in set (0.00 sec)

mysql> drop index idx_user_phone on tb_user;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> drop index idx_user_phone_name on tb_user;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> drop index idx_user_name on tb_user;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

执行排序SQL

explain select id,age,phone from tb_user order by age;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by age;
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 971649 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

explain select id,age,phone from tb_user order by age, phone ;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by age, phone;
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 971649 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

由于 age, phone 都没有索引，所以此时再排序时，出现Using filesort，排序性能较低。

创建索引

-- 创建索引
create index idx_user_age_phone_aa on tb_user(age,phone);

创建索引后，根据age, phone进行升序排序

explain select id,age,phone from tb_user order by age;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by age;
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                   | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | index | NULL          | idx_user_age_phone_aa | 48      | NULL | 971649 |   100.00 | Using index |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

建立索引之后，再次进行排序查询，就由原来的Using filesort，变为了 Using index，性能就是比较高的了。

创建索引后，根据age, phone进行降序排序

explain select id,age,phone from tb_user order by age desc , phone desc;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by age desc , phone desc ;
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+----------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                   | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                            |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+----------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | index | NULL          | idx_user_age_phone_aa | 48      | NULL | 971649 |   100.00 | Backward index scan; Using index |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+----------------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

也出现 Using index，但是此时Extra中出现了 Backward index scan，这个代表反向扫描索引，因为在MySQL中我们创建的索引，默认索引的叶子节点是从小到大排序的，而此时我们查询排序时，是从大到小，所以，在扫描时，就是反向扫描，就会出现 Backward index scan。在MySQL8版本中，支持降序索引，我们也可以创建降序索引。

根据phone，age进行升序排序，phone在前，age在后。

explain select id,age,phone from tb_user order by phone , age;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by phone , age;
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                   | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                       |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | index | NULL          | idx_user_age_phone_aa | 48      | NULL | 971649 |   100.00 | Using index; Using filesor |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

排序时,也需要满足最左前缀法则,否则也会出现 filesort。因为在创建索引的时候， age是第一个字段，phone是第二个字段，所以排序时，也就该按照这个顺序来，否则就会出现 Usingfilesort。

根据age, phone进行降序一个升序，一个降序

explain select id,age,phone from tb_user order by age asc , phone desc;

mysql> explain select id,age,phone from tb_user order by age asc , phone desc;
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                   | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                       |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | tb_user | NULL       | index | NULL          | idx_user_age_phone_aa | 48      | NULL | 971649 |   100.00 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+-----------------------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

因为创建索引时，如果未指定顺序，默认都是按照升序排序的，而查询时，一个升序，一个降序，此时就会出现Using filesort。 file