MySQL中MRR如何优化范围查询
目录
- 一、MRR优化概述
- 二、MRR优化的背景
- 三、MRR优化的原理
- 四、MRR优化的优势
- 五、磁盘预读机制
- 六、局部性原理
- 七、使用场景、条件与监控
- 1. 配置参数
- 2. 监控方法
- 八、SQL案例解读
一、MRR优化概述
MRR,全称Multi-Range Read Optimization,直译为多范围读取优化,是mysql中一种用于提高索引查询性能的技术。MRR通过减少随机磁盘访问次数,将随机IO转换为顺序IO,从而提高数据读取的效率。它特别适用于包含范围条件(如BETWEEN、&l编程t;、>等)的查询,以及需要通过辅助索引访问表数据的场景。
二、MRR优化的背景
在InnoDB中表数据是通过聚集索引组织的。当基于辅助索引的范围查询时,需要先通过辅助索引找到对应的主键值,再通过主键值回表查询完整的行数据。这种回表会产生大量的随机磁盘I/O,尤其是在处理大表时,随机I/O的性能瓶颈尤为明显。MRR优化正是为了解决这一问题提出。
三、MRR优化的原理
MRR优化的核心思想是将多个范围查询中的随机磁盘I/O转换为顺序磁盘I/O,从而提高查询性能。
扫描辅助索引并收集主键值:
- 当执行一个包含范围条件的查询时,MySQL优化器首先会扫描辅助索引,找到满足python条件的一系列索引元组。
- 对于每个索引元组,MySQL会收集其对应的主键值(rowid)。
对主键值进行排序:
- 收集到的主键值会被放入一个内存缓冲区(read_rnd_buffer)中。
- 当缓冲区满或查询结束时,MySQL会对缓冲区中的主键值进行排序。排序的目的是为了将随机访问转换为顺序访问。
顺序访问基表:
- 排序后的主键值将按照顺序被用来访问基表,检索出完整的数据行。
- 由于主键值是有序的,因此访问基表时产生的磁盘I/O也变为顺序I/O,从而提高了读取效率。
利用磁盘预读和缓存机制:
- MRR优化还充分利用了磁盘的预读机制。当请求读取某一页数据时,磁盘会预测并提前读取相邻的几页数据到内存中。
- 由于MRR将随机访问转换为顺序访问,磁盘预读javascript机制能够更好地发挥作用,减少磁盘寻道时间和旋转延迟。
- 同时,顺序访问也提高了缓存的命中率,因为连续访问的数据页更有可能在缓存中找到。
基于成本的决策:
- MySQL优化器会根据查询的成本(如I/O成本、CPU成本等)来决定是否使用MRR优化。
- 用户可以通过调整
optimizer_switch
系统变量中的mrr
和mrr_cost_based
标志来控制MRR优化的使用。mrrhttp://www.devze.com_cost_based
设置为ON时,优化器会根据成本来决定是否使用MRR;设置为OFF时,则强制使用MRR(但通常不建议这样做,因为优化器在大多数情况下都是正确的)。
四、MRR优化的优势
- 提高查询性能:通过减少随机磁盘I/O次数和提高缓存命中率,MRR优化能够显著提高查询性能。
- 减少I/O成本:顺序I/O比随机I/O具有更低的成本,因为顺序I/O可以更有效地利用磁盘带宽和缓存资源。
- 适用于多种查询类型:MRR优化不仅适用于范围查js询(如BETWEEN、<、>等),还适用于等值连接(equi-join)等需要回表访问的场景。
五、磁盘预读机制
MRR优化充分利用了磁盘预读机制。当客户端请求读取某一页数据时,磁盘预读功能会预测并提前读取相邻的几页数据到内存缓冲区中。由于MRR将随机访问转换为顺序访问,磁盘预读机制能够更好地发挥作用,减少磁盘寻道时间和旋转延迟,进一步提升读取效率。
六、局部性原理
局部性原理是MRR优化的另一个理论基础。时间局部性表明,如果某个数据项被访问,那么在不久的将来它可能再次被访问;空间局部性表明,一旦某个数据项被访问,那么其附近的数据项也可能很快被访问。MRR通过顺序访问数据,使得数据访问更加符合局部性原理,从而提高了缓存命中率,减少了磁盘访问次数。
七、使用场景、条件与监控
MRR优化适用于基于范围扫描和等值连接的操作中尤为有效。但是,并非所有查询都能从MRR优化中受益。如,当查询完全基于索引元组中的信息(即使用覆盖索引)时,MRR优化就没有必要,因为此时无需回表访问基表数据。
此外,MySQL默认开启MRR优化,但是否真正使用MRR由优化器决定。优化器会根据查询的成本(如IO成本、CPU成本等)来决定是否采用MRR优化。用户可以通过调整optimizer_switch
系统变量中的mrr
和mrr_cost_based
标志来控制MRR优化的使用。
1. 配置参数
- optimizer_switch:包含mrr和mrr_cost_based两个选项,分别用于控制是否启用MRR优化以及是否基于成本决定是否使用MRR。
- read_rnd_buffer_size:设置用于给rowid排序的内存缓冲区的大小。这个参数的大小会影响MRR优化的效果,需要根据实际情况进行调整。
2. 监控方法
- 使用EXPLAIN语句查看查询的执行计划。如果查询使用了MRR优化,EXPLAIN的输出会在Extra列中显示Using MRR。
- 监控查询的响应时间和I/O开销。通过比较开启和关闭MRR优化时的查询性能,可以评估MRR优化的效果。
八、SQL案例解读
一个为orders
的表结构如下:
CREATE TABLE orders ( id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, customer_id INT NOT NULL, order_date DATE NOT NULL, total_amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL, INDEX idx_customer_date (customer_id, order_date) ) ENGINE=InnoDB;
表中,customer_id
和order_date
上有一个联合索引idx_customer_date
。想要查询某个特定客户在指定日期范围内的所有订单,SQL语句:
SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 123 AND order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31';
扫描辅助索引:
- MySQL首先会利用辅助索引
idx_customer_date
来定位满足customer_id = 123
和order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31'
条件的索引元组。 - 这些索引元组包含了
customer_id
、order_date
以及对应的主键值(id
)。
- MySQL首先会利用辅助索引
收集并排序主键值:
- MySQL会收集这些索引元组对应的主键值,并将它们放入一个内存缓冲区(read_rnd_buffer)中。
- 当缓冲区满或查询结束时,MySQL会对这些主键值进行排序。排序的目的是为了后续的顺序访问基表。
顺序访问基表:
- 使用排序后的主键值,MySQL将顺序访问
orders
表的基表部分,检索出完整的订单数据行。 - 由于主键值是有序的,因此访问基表时产生的磁盘I/O变为顺序I/O,提高了读取效率。
- 使用排序后的主键值,MySQL将顺序访问
利用磁盘预读和缓存机制:
- 在顺序访问基表的过程中,磁盘预读机制会预测并提前读取相邻的数据页到内存中。
- 这有助于减少磁盘寻道时间和旋转延迟,并提高缓存命中率。
查询性能提升:
- 相比没有MRR优化的情况,使用MRR可以显著减少随机磁盘I/O的次数,从而提高查询性能。
- 特别是在处理大表时,MRR优化的效果更加明显。
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