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MySQL Explain檢視執行計劃詳解

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摘要

MySQL EXPLAIN命令是查詢效能優化不可缺少的一部分,該文主要講解explain命令的使用及相關引數說明。

前言

什麼是執行計劃?簡而言之,就是 SQL 在資料庫中執行時的表現情況,通常用於 SQL 效能分析、優化和加鎖分析等場景,執行過程會在 MySQL 查詢過程中由解析器,前處理器和查詢優化器共同生成。在MySQL中使用explain關鍵字來檢視。

執行計劃能告訴我們什麼?她可以用來分析SQL語句和表結構的效能瓶頸。通過分析explain的輸出結果集,可以瞭解到諸如關聯查詢的執行順序、查詢操作的操作型別、哪些索引可以被命中、哪些索引實際被命中、每張表有多少記錄參與查詢等資訊。接下來,我們將介紹在explain結果集中每一列的意義。

EXPLAIN 中的列

mysql> explain select * from servers;

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

| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |

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

| 1 | SIMPLE | servers | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 1 | NULL |

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

1 row in set (0.03 sec)

expain執行後輸出的結果集包含10列,分別是id、select_type、table、type、possible_keys、key、key_len、ref、rows和Extra,下面對這些欄位進行解釋。

列名 說明
id 執行編號,標識select所屬的行。如果在語句中沒子查詢或關聯查詢,只有唯一的select,每行都將顯示1。否則,內層的select語句一般會順序編號,對應於其在原始語句中的位置
select_type 顯示本行是簡單或複雜select。如果查詢有任何複雜的子查詢,則最外層標記為PRIMARY(DERIVED、UNION、UNION RESUlT)
table 訪問引用哪個表(引用某個查詢,如“derived3”)
type 資料訪問/讀取操作型別(ALL、index、range、ref、eq_ref、const/system、NULL)
possible_keys 揭示哪一些索引可能有利於高效的查詢
key 顯示mysql決定採用哪個索引來優化查詢
key_len 顯示mysql在索引裡使用的位元組數
ref 顯示了之前的表在key列記錄的索引中查詢值所用的列或常量
rows 為了找到所需的行而需要讀取的行數,估算值,不精確。通過把所有rows列值相乘,可粗略估算整個查詢會檢查的行數
Extra 額外資訊,如using index、filesort等

id

每個被獨立執行的操作的標識,表示各個SQL片段被操作的順序;在巢狀查詢中id越大的語句越先執行,如果相同,那麼按照從上到下的順序執行。該值可能為NULL,如果這一行用來說明的是其他行的聯合結果。

-- 檢視在研發部並且名字以Jef開頭的員工,經典查詢
explain select e.no, e.name from emp e left join dept d on e.dept_no = d.no where e.name like 'Jef%' and d.name = '研發部';

select_type

表示查詢的型別,其列舉值和說明見下表:

型別 說明
simple 簡單SELECT,不包含子查詢和union
primary 包含union或者子查詢,最外層的部分標記為primary
subquery 一般子查詢中的子查詢被標記為subquery,也就是位於select列表中的查詢
derived 派生表——該臨時表是從子查詢派生出來的,位於from中的子查詢
union 位於union中第二個或者其以後的子查詢被標記為union,第一個就被標記為primary。若union位於from中,則標記為derived。取決於外面的查詢
union result 用來從匿名臨時表裡檢索結果的select子句被標記為union result
dependent union 顧名思義,首先需要滿足UNION的條件,及UNION中第二個以及後面的SELECT語句,同時該語句依賴外部的查詢
subquery 子查詢中第一個SELECT語句
dependent subquery 子查詢中的第一個 select,取決於外側的查詢,一般是 in 中的子查詢。


該示例中,in子查詢的select_type被標記為dependent subquery ,主查詢被標記為primary。


此圖展示了 union 和 union result 的 SQL 案例。

table

對應行正在訪問哪一個表,可以是表名或者別名

  • 關聯優化器會為查詢選擇關聯順序,左側深度優先
  • 當from中有子查詢的時候,表名是derivedN的形式,N指向子查詢,也就是explain結果中的下一列
  • 當有union result的時候,表名是union 1,2等的形式,1,2表示參與union的query id

注意:MySQL對待這些表和普通表一樣,但是這些“臨時表”是沒有任何索引的。

type

type顯示的是各個表之間的關聯型別,表示MySQL決定如何查詢表中的記錄。是最重要的一個指標,其效能從高到低依次是:

system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

一般來說,得保證查詢至少達到range級別,最好能達到ref;否則,就可能會出現效能問題。

型別 說明
All 最壞的情況,全表掃描
index 和全表掃描一樣,只是掃描表的時候按照索引次序進行而不是行。主要優點就是避免了排序, 但是開銷仍然非常大。如在Extra列看到Using index,說明正在使用覆蓋索引,只掃描索引的資料,它比按索引次序全表掃描的開銷要小很多
range 根據索引檢查給定範圍的行。key 列顯示使用了哪個索引,當使用=、 <>、>、>=、<、<=、IS NULL、<=>、BETWEEN 或者 IN 等操作符,用常量比較關鍵字列時,可以使用 range
ref 非唯一性索引掃描,返回匹配某個值的所有行。這個型別跟eq_ref不同的是,它用在關聯操作只使用了索引的最左字首,或者索引不是UNIQUE和PRIMARY KEY。ref可以用於使用=或<=>操作符的帶索引的列。
eq_ref 主鍵或者唯一性索引掃描,最多隻返回一條符合條件的記錄(高效)。它是除了 const 型別外最好的連線型別
const 當通過索引檢索最多隻會有一行匹配的時候,MySQL優化器會在查詢前讀取它而且只讀取一次,因此非常快。當主鍵放入where子句時,mysql把這個查詢轉為一個常量(高效)
system 這是const連線型別的一種特例,表中僅有一行資料,相當於系統表。
Null 意味說mysql能在優化階段分解查詢語句,在執行階段甚至用不到訪問表或索引(高效)


子查詢通過id返回一條資料,故其type為const。而子查詢結果集只有一條資料(rows=1),故主查詢的type為system。

possible_keys

顯示查詢可以使用哪些索引,基於查詢訪問的列和使用的比較操作符來判斷。表示他們可以進行高效地查詢,但是他們對於後續優化過程可能是沒有用的

key

key列顯示MySQL實際決定使用的鍵(索引)。如果沒有選擇索引,鍵是NULL。要想強制MySQL使用或忽視possible_keys列中的索引,在查詢中使用FORCE INDEX、USE INDEX或者IGNORE INDEX。

key_len

key_len列顯示MySQL在索引裡使用的位元組數。如果鍵是NULL,則長度為NULL。在語義清晰時,長度越短越好 。

ref

ref列顯示使用哪個列或常數從表中選擇行。如下圖所示,從 t2 讀取資料時,要判斷 t2.id = t1.id,所以 ref 就是 mysql.t1.id。

rows

rows列顯示MySQL認為它執行查詢時必須檢查的行數。注意,這是一個預估值。

Extra

Extra是EXPLAIN輸出中另外一個很重要的列,該列顯示MySQL在查詢過程中的一些詳細資訊,MySQL查詢優化器執行查詢的過程中對查詢計劃的重要補充資訊。

型別 說明
Using filesort MySQL有兩種排序演算法——通過排序操作或者使用索引,當Extra中出現了Using filesort 說明MySQL使用了後者,但注意雖然叫filesort但並不是說明就是用了檔案來進行排序,只要可能排序都是在記憶體裡完成的。大部分情況下利用索引排序更快,所以一般這時也要考慮優化查詢了。使用檔案完成排序操作,這是可能是ordery by,group by語句的結果,這可能是一個CPU密集型的過程,可以通過選擇合適的索引來改進效能,用索引來為查詢結果排序。看到這個的時候,查詢就需要優化了。
Using temporary 用臨時表儲存中間結果,常用於GROUP BY 和 ORDER BY操作中。一般看到它說明查詢需要優化了,就算避免不了臨時表的使用也要儘量避免硬碟臨時表的使用。
Not exists MYSQL優化了LEFT JOIN,一旦它找到了匹配LEFT JOIN標準的行, 就不再搜尋了。
Using index 說明查詢將使用覆蓋索引,不需要讀取資料檔案,從索引樹(索引檔案)中即可獲得資訊。如果同時出現using where,表明索引被用來執行索引鍵值的查詢;如果沒有using where,表明索引用來讀取資料而非執行查詢動作。這是MySQL服務層完成的,但無需再回表查詢記錄。
Using index condition 這是MySQL 5.6出來的新特性,叫做“索引條件推送”。簡單說一點就是MySQL原來在索引上是不能執行如like這樣的操作的,但是現在可以了,這樣減少了不必要的IO操作,但是隻能用在二級索引上。
Using where 使用了WHERE從句來限制哪些行將與下一張表匹配或者是返回給使用者。注意:Extra列出現Using where表示MySQL伺服器將儲存引擎返回服務層以後再應用WHERE條件過濾。
Using join buffer 使用了連線快取:Block Nested Loop,連線演算法是塊巢狀迴圈連線;Batched Key Access,連線演算法是批量索引連線
impossible where where子句的值總是false,不能用來獲取任何元組
select tables optimized away 在沒有GROUP BY子句的情況下,基於索引優化MIN/MAX操作,或者對於MyISAM儲存引擎優化COUNT(*)操作,不必等到執行階段再進行計算,查詢執行計劃生成的階段即完成優化。
distinct 優化distinct操作,在找到第一匹配的元組後即停止搜尋更多的行
No tables used select 語句中使用from dual 或不含任何from子句


如此圖所示,展示了使用連線快取和臨時表時的Extra資訊。


No tables used 示例,執行 explain select now() 也會得到相同的結果。

小結

  • EXPLAIN不會告訴你關於觸發器、儲存過程的資訊或使用者自定義函式對查詢的影響情況
  • EXPLAIN不考慮各種Cache
  • EXPLAIN不能顯示MySQL在執行查詢時所作的優化工作
  • 部分統計資訊是估算的,並非精確值
  • EXPALIN只能解釋SELECT操作,其他操作要重寫為SELECT後檢視執行計劃。

以上就是這篇文章的全部內容了,希望本文對大家的學習或者工作具有一定的參考和學習價值;如果有疑問,大家可以在評論區留言交流,也希望大家多多點贊關注。謝謝大家對樓蘭的胡楊的支援!

Reference

  1. 高效能MySQL(第三版)
  2. https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html
  3. https://www.jianshu.com/p/ea3fc71fdc45
  4. https://developer.aliyun.com/article/765105