Innodb的覆盖索引实践

前言

MySQL的索引分为6种级别，级别如下

• system：系统表，少量数据，往往不需要进行磁盘IO
• const：常量连接
• eq_ref：主键索引(primary key)或者非空唯一索引(unique not null)等值扫描
• ref：非主键非唯一索引等值扫描
• range：范围扫描
• index：索引树扫描
• ALL：全表扫描(full table scan)

6种级别中，type扫描方式由快到慢，system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

5.6X开始，现在的MySQL默认引擎是INNODB,innodb是索引组织结构，首先从主键去扫描，按照表的主键构造一颗B+树，非主键索引指向主键 管理叶子节点中存放的就是整张表的行记录数据 主键索引 又称为集簇索引 ，非主键索引 称为辅助索引、二级索引。

主键索引的点查询 【where 索引=XXX】隶属于const, 非主键索引的点查询 则属于ref, 非主键索引一般情况总是要回表 ，那么二级索引有没有可能 更快，有可能，那就是覆盖索引。

实验环境

单表数据集	数据结构	查询SQL
100万	主键、索引	sum\group by

mysql> select version();
+-----------+
| version() |
+-----------+
| 5.7.34    |
+-----------+
1 row in set (0.01 sec)
​
​
mysql> select count(*) from tt2;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|  1000000 |
+----------+
1 row in set (0.37 sec)
​
​
其中c0和c1是同样的数据，
CREATE TABLE `tt2` (
  `c0` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `c1` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `c2` timestamp(6) NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6) ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6),
  `c3` double NOT NULL
) 
​

主键查询

​
​
mysql> alter table  tt2 add primary key(c0);
​
​
      0.0169409732334316 |
|        0.24051994131878 |
+-------------------------+
1000000 rows in set, 1 warning (2.77 sec)
​
mysql> explain  select sql_no_cache sum(c3) from tt2     group by c0;
+----+-------------+-------+------------+-------+------------------------------------------------+---------+---------+------+--------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys                                  | key     | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+------------------------------------------------+---------+---------+------+--------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | tt2   | NULL       | index | PRIMARY | PRIMARY | 4       | NULL | 997545 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+-------+------------------------------------------------+---------+---------+------+--------+----------+-------+
1 row in set, 2 warnings (0.01 sec)
​
​
​

非主键索引

创建普通索引
​
mysql> create index c1_idx1 on tt2(c1);
Query OK, 0 rows affected (1.95 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

正确的覆盖索引

创建覆盖索引
​
mysql> create index  c3_c1_idx on   tt2(c1,c3);
Query OK, 0 rows affected (3.47 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
​

错误的覆盖索引

同样创建覆盖索引，不过c1和c3的位置相反
mysql> create index  c1_c3_idx on   tt2(c3,c1);
Query OK, 0 rows affected (4.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
​
​

错误的覆盖索引导致了filesort和temporary现象，filesort和temporary的技术原理如下。为什么会发生filesort和temporary，主要是innodb是索引组织的有序排序结构，不遵从它的玩法，内存管理上需要耗费额外多的性能。

0. using filesort

filesort主要用于查询数据结果集的排序操作，首先MySQL会使用sort_buffer_size大小的内存进行排序，如果结果集超过了sort_buffer_size大小，会把这一个排序后的chunk转移到file上，最后使用多路归并排序完成所有数据的排序操作。

MySQL filesort有两种使用模式:

模式1: sort的item保存了所需要的所有字段，排序完成后，没有必要再回表扫描。

模式2: sort的item仅包括，待排序完成后，根据rowid查询所需要的columns。

很明显，模式1能够极大的减少回表的随机IO。

2. using temporary

MySQL使用临时表保存临时的结构，以用于后续的处理，MySQL首先创建heap引擎的临时表，如果临时的数据过多，超过max_heap_table_size的大小，会自动把临时表转换成MyISAM引擎的表来使用。

从上面的解释上来看，filesort和temporary的使用场景的区别并不是很明显，不过，有以下的原则:

filesort只能应用在单个表上，如果有多个表的数据需要排序，那么MySQL会先使用using temporary保存临时数据，然后再在临时表上使用filesort进行排序，最后输出结果。

性能记录

主键查询(单位秒)	非主键索引	正确覆盖索引	错误覆盖索引
2.71	6.41	2.21	9.44

总结

• 主键索引未必是最快的，未必比非主键索引快，根据各种场景而定。
• 组合索引【覆盖索引】注意先后排序，否则使用了出现临时空间表、文件排序
• MySQL的索引6种级别，我们做到ref就不错了，大部分的情况是index
• 主键索引是innodb的核心性能的标配，可以选配UUID或者递增ID，熟悉MySQL的人都会选配递增ID，因为只有递增ID才能发挥innodb的性能。递增ID能够使innodb有序存放数据，但是大部分业务场景，我们可能无法使用递增ID做索引，基于安全的需要也不能暴露主键ID。 最后二级索引是常态，进一步的优化就是覆盖索引了。