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科技小能手 2017-11-12 13:42:00 浏览506
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前言

排序是数据库中的一个基本功能,MySQL也不例外。通过Order by语句即能达到将指定的结果集排序的目的,

其实不仅仅是Order by语句,Group by语句,Distinct语句都会隐含使用排序

在实际业务场景中,一些开发的大牛动不动来个orderby,SQL看起写的非常溜,而实际业务应用导致GAME OVER......

首先介绍MySQL实现排序的内部原理,并介绍与排序相关的参数,最后结合实际给出几个"奇怪"排序,来谈谈排序一致问题

1、排序实现的算法:

对于不能利用索引避免排序的 SQL,数据库不得不自己排序功能以满足业务需求,执行计划中会出现"USING TEMPORARY; USING filesort",

有时候filesore并不意味着就是文件排序也有可能是内存排序,只有由参数sort_buffer_size和结果集大小确定。

MySQL内部排序主要有3种方式:常规排序、优化排序和优先队列排序,假设表结构如下:

CREATE TABLE `t1` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `col1` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,

  `col2` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,

  `col3` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`),

  KEY `col1` (`col1`,`col2`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci

SELECT col1,col2,col3 FROM t1 WHERE col1="100" ORDER BY col2;

    a.常规排序

(1).从表t1中获取满足WHERE条件的记录

(2).对于每条记录,将记录的主键+排序键(id,col2)取出放入sort buffer

(3).如果sort buffer可以存放所有满足条件的(id,col2)对,则进行排序;否则sort buffer满后,进行排序并固化到临时文件中。(排序算法采用的是快速排序算法)

(4).若排序中产生了临时文件,需要利用归并排序算法,保证临时文件中记录是有序的

(5).循环执行上述过程,直到所有满足条件的记录全部参与排序

(6).扫描排好序的(id,col2)对,并利用id去捞取SELECT需要返回的列(col1,col2,col3)

(7).将获取的结果集返回

从上述流程来看,是否使用文件排序主要看sort buffer是否能容下需要排序的(id,col2)对,这个buffer的大小由sort_buffer_size参数控制。此外一次排序需要两次IO,一次是捞(id,col2),第二次是捞(col1,col2,col3),由于返回的结果集是按col2排序,因此id是乱序的,通过乱序的id去捞(col1,col2,col3)时会产生大量的随机IO。对于第二次MySQL本身一个优化,

即在捞之前首先将id排序,并放入缓冲区,这个缓存区大小由参数read_rnd_buffer_size控制,然后有序去捞记录,将随机IO转为顺序IO

    b.优化排序

常规排序方式除了排序本身,还需要额外两次IO。优化的排序方式相对于常规排序,减少了第二次IO。主要区别在于,放入sort buffer不是(id,col2),而是(col1,col2,col3)。由于sort buffer中包含了查询需要的所有字段,因此排序完成后可以直接返回,无需二次捞数据。这种方式的代价在于,同样大小的sort buffer,能存放的(col1,col2,col3)数目要小于(id,col2),如果sort buffer不够大,可能导致需要写临时文件,造成额外的IO。当然MySQL提供了参数max_length_for_sort_data,

只有当排序元组小于max_length_for_sort_data时,才能利用优化排序方式,否则只能用常规排序方式

    c.优先队列排序

为了得到最终的排序结果,无论怎样,我们都需要将所有满足条件的记录进行排序才能返回。那么相对于优化排序方式,

在空间层面做了优化黑盒加入了一种新的排序方式--优先队列,这种方式采用堆排序实现,堆排序算法特征正好可以解limit M,N 这类排序的问题,虽然仍然需要所有元素参与排序,但是只需要M+N个元组的sort buffer空间即可,对于M,N很小的场景,基本不会因为sort buffer不够而导致需要临时文件进行归并排序的问题。

对于升序,采用大顶堆,最终堆中的元素组成了最小的N个元素,对于降序,采用小顶堆,最终堆中的元素组成了最大的N的元素


2、排序优化与索引使用

为了优化SQL语句的排序性能,最好的情况是避免排序,合理利用索引是一个不错的方法。

因为索引本身也是有序的,如果在需要排序的字段上面建立了合适的索引,那么就可以跳过排序的过程,提高SQL的查询速度,\

通过一些典型SQL说明哪些可以利用索引减少排序,哪些不能,

1、select * from t1 order by col1,col2

2、select * from t1 where  col1="100" order by col2

3、select *from t1 col1>"100" order by col1 asc

4、select * from  t1 where col1="100" and col2>"100" order by col2

3、不能利用索引避免排序

通过索引扫描的记录数超过30%,变全表扫描

联合索引中,第一索引列使用范围查询

联合索引中,第一查询条件不是最左索引列

升降序不一致无法使用

排序字段在多个索引中无法使用(一个联合索引一个单列索引,一条SQL一次只能使用一个索引)

排序字段是单独的列无法使用索引

4、业务案例,添加合理的索引

    1、业务DDL:

    

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06f3153a1a582d3ad6bfa310c286ec7b.png-wh_

    2、对原SQL执行计划的查看:

    1871f04f1964d545b24abe9722df7b3e.png-wh_

    3、优化后的SQL执行计划-1

    8dfedf5f5756bfad94aeb9a938066a7e.png-wh_

   3、优化后的SQL执行计划-2

    661be3b0baac759ca2799db8f8dc8677.png-wh_

主要对原SQL进行改写以及添加相应的索引,即可实现SQL优化,运行效率的最优。



本文转自 DBAspace 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/dbaspace/1983590

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