加速动态网站“MySQL”索引的分析和优化

 

 

  一、什么是索引? 

  索引用来快速地寻找那些具有特定值的记录,所有MySQL索 引都以B-树的形式保存。如果没有索引,执行查询时MySQL必须从第一个记录开始扫描整个表的所有记录,直至找到符合要求的记录。表里面的记录数量越 多,这个操作的代价就越高。如果作为搜索条件的列上已经创建了索引,MySQL无需扫描任何记录即可迅速得到目标记录所在的位置。如果表有1000个记 录,通过索引查找记录至少要比顺序扫描记录快100倍。 

  假设我们创建了一个名为people的表: 

  Create TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL, name CHAR(50) NOT NULL ); 

  然后,我们完全随机把1000个不同name值插入到people表。在数据文件中name 列没有任何明确的次序。如果我们创建了name列的索引,MySQL将在索引中排序name列,对于索引中的每一项,MySQL在内部为它保存一个数据文 件中实际记录所在位置的“指针”。因此,如果我们要查找name等于“Mike”记录的peopleid(SQL命令为“Select peopleid FROM people Where name='Mike';”),MySQL能够在name的索引中查找“Mike”值,然后直接转到数据文件中相应的行,准确地返回该行的 peopleid(999)。在这个过程中,MySQL只需处理一个行就可以返回结果。如果没有“name”列的索引,MySQL要扫描数据文件中的所有 记录,即1000个记录!显然,需要MySQL处理的记录数量越少,则它完成任务的速度就越快。 

  二、索引的类型 

  MySQL提供多种索引类型供选择: 

  普通索引 : 

  这是最基本的索引类型,而且它没有唯一性之类的限制。普通索引可以通过以下几种方式创建: 

  创建索引,例如Create INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表); 

  修改表,例如Alter TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表); 

  创建表的时候指定索引,例如Create TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) ); 

  唯一性索引: 

  这种索引和前面的“普通索引”基本相同,但有一个区别:索引列的所有值都只能出现一次,即必须唯一。唯一性索引可以用以下几种方式创建: 

  创建索引,例如Create UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表); 

  修改表,例如Alter TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表); 

  创建表的时候指定索引,例如Create TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表) ); 

  主键 : 

  主键是一种唯一性索引,但它必须指定为“PRIMARY KEY”。如果你曾经用过AUTO_INCREMENT类型的列,你可能已经熟悉主键之类的概念了。主键一般在创建表的时候指定,例如“Create TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) ); ”。但是,我们也可以通过修改表的方式加入主键,例如“Alter TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表); ”。每个表只能有一个主键。 

  全文索引: 

  MySQL从3.23.23版开始支持全文索引和全文检索。在MySQL中,全文索引的索引 类型为FULLTEXT。全文索引可以在VARCHAR或者TEXT类型的列上创建。它可以通过Create TABLE命令创建,也可以通过Alter TABLE或Create INDEX命令创建。对于大规模的数据集,通过Alter TABLE(或者Create INDEX)命令创建全文索引要比把记录插入带有全文索引的空表更快。本文下面的讨论不再涉及全文索引,要了解更多信息,请参见MySQL documentation。 

  三、单列索引与多列索引 

  索引可以是单列索引,也可以是多列索引。下面我们通过具体的例子来说明这两种索引的区别。假设有这样一个people表: 

  Create TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL AUTO_INCREMENT, 

  firstname CHAR(50) NOT NULL, lastname CHAR(50) NOT NULL, 

  age SMALLINT NOT NULL,townid SMALLINT NOT NULL, PRIMARY KEY (peopleid) ); 

  下面是我们插入到这个people表的数据: 

  这个数据片段中有四个名字为“Mikes”的人(其中两个姓Sullivans,两个姓McConnells),有两个年龄为17岁的人,还有一个名字与众不同的Joe Smith。 

  这个表的主要用途是根据指定的用户姓、名以及年龄返回相应的peopleid。例如,我们可 能需要查找姓名为Mike Sullivan、年龄17岁用户的peopleid(SQL命令为Select peopleid FROM people Where firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age=17;)。由于我们不想让MySQL每次执行查询就去扫描整个表,这里需要考虑运用索引。 

  首先,我们可以考虑在单个列上创建索引,比如firstname、lastname或者 age列。如果我们创建firstname列的索引(Alter TABLE people ADD INDEX firstname (firstname);),MySQL将通过这个索引迅速把搜索范围限制到那些firstname='Mike'的记录,然后再在这个“中间结果集”上 进行其他条件的搜索:它首先排除那些lastname不等于“Sullivan”的记录,然后排除那些age不等于17的记录。当记录满足所有搜索条件之后,MySQL就返回最终的搜索结果。 

  由于建立了firstname列的索引,与执行表的完全扫描相比,MySQL的效率提高了很 多,但我们要求MySQL扫描的记录数量仍旧远远超过了实际所需要的。虽然我们可以删除firstname列上的索引,再创建lastname或者age 列的索引,但总地看来,不论在哪个列上创建索引搜索效率仍旧相似。 

  为了提高搜索效率,我们需要考虑运用多列索引。如果为firstname、lastname和age这三个列创建一个多列索引,MySQL只需一次检索就能够找出正确的结果!下面是创建这个多列索引的SQL命令: 

  Alter TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age); 

  由于索引文件以B-树格式保存,MySQL能够立即转到合适的firstname,然后再转到合适的lastname,最后转到合适的age。在没有扫描数据文件任何一个记录的情况下,MySQL就正确地找出了搜索的目标记录! 

  那么,如果在firstname、lastname、age这三个列上分别创建单列索引,效 果是否和创建一个firstname、lastname、age的多列索引一样呢?答案是否定的,两者完全不同。当我们执行查询的时候,MySQL只能使 用一个索引。如果你有三个单列的索引,MySQL会试图选择一个限制最严格的索引。但是,即使是限制最严格的单列索引,它的限制能力也肯定远远低于 firstname、lastname、age这三个列上的多列索引。 

  四、最左前缀 

  多列索引还有另外一个优点,它通过称为最左前缀(Leftmost Prefixing)的概念体现出来。继续考虑前面的例子,现在我们有一个firstname、lastname、age列上的多列索引,我们称这个索引 为fname_lname_age。当搜索条件是以下各种列的组合时,MySQL将使用fname_lname_age索引: 

  firstname,lastname,agefirstname,lastnamefirstname 

  从另一方面理解,它相当于我们创建了(firstname,lastname,age)、(firstname,lastname)以及(firstname)这些列组合上的索引。下面这些查询都能够使用这个fname_lname_age索引: 

  Select peopleid FROM people 

  Where firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age='17'; 

  Select peopleid FROM people Where firstname='Mike' AND lastname='Sullivan'; 

  Select peopleid FROM people Where firstname='Mike'; 

  The following queries cannot use the index at all: 

  Select peopleid FROM people Where lastname='Sullivan'; 

  Select peopleid FROM people Where age='17'; 

  Select peopleid FROM people Where lastname='Sullivan' AND age='17'; 

  五、选择索引列 

  在性能优化过程中,选择在哪些列上创建索引是最重要的步骤之一。可以考虑使用索引的主要有两种类型的列:在Where子句中出现的列,在join子句中出现的列。请看下面这个查询: 

  Select age ## 不使用索引 

  FROM people Where firstname='Mike' ## 考虑使用索引 

  AND lastname='Sullivan' ## 考虑使用索引 

  这个查询与前面的查询略有不同,但仍属于简单查询。由于age是在Select部分被引用,MySQL不会用它来限制列选择操作。因此,对于这个查询来说,创建age列的索引没有什么必要。下面是一个更复杂的例子: 

  Select people.age, ##不使用索引 

  town.name ##不使用索引 

  FROM people LEFT JOIN town ON 

  people.townid=town.townid ##考虑使用索引 

  Where firstname='Mike' ##考虑使用索引 

  AND lastname='Sullivan' ##考虑使用索引 

  与前面的例子一样,由于firstname和lastname出现在Where子句中,因此 这两个列仍旧有创建索引的必要。除此之外,由于town表的townid列出现在join子句中,因此我们需要考虑创建该列的索引。那么,我们是否可以简 单地认为应该索引Where子句和join子句中出现的每一个列呢?差不多如此,但并不完全。我们还必须考虑到对列进行比较的操作符类型。MySQL只有 对以下操作符才使用索引:<,<=,=,>,>=,BETWEEN,IN,以及某些时候的LIKE。可以在LIKE操作中使用索 引的情形是指另一个操作数不是以通配符(%或者_)开头的情形。例如,“Select peopleid FROM people Where firstname LIKE 'Mich%';”这个查询将使用索引,但“Select peopleid FROM people Where firstname LIKE '%ike';”这个查询不会使用索引。




[本日志由 admin 于 2012-03-12 12:53 AM 编辑]

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