性能分析与 EXPLAIN 详解

2021-02-10  本文已影响0人  L_又不是不能用

一、sql查询慢原因及优化

1、导致慢 SQL 的原因

在遇到慢 SQL 情况时，不能简单的把原因归结为 SQL 编写问题(虽然这是最常见的因素)，实际上导致慢 SQL 有很多因素，甚至包括硬件和 mysql 本身的 bug。根据出现的概率从大到小，罗列如下：
1、 SQL编写问题
2、锁
3、业务实例相互干绕对 IO/CPU 资源争用
4、服务器硬件
5、MYSQL BUG

2、由 SQL 编写导致的慢 SQL 优化

针对SQL编写导致的慢 SQL，优化起来还是相对比较方便的。正如上一节提到的正确的使用索引能加快查询速度，那么我们在编写 SQL 时就需要注意与索引相关的规则：

除了上述索引使用规则外，SQL 编写时还需要特别注意一下几点：

二、性能分析与 EXPLAIN 详解

性能优化概述

MySQL Query Optimizer 的作用

1、MySQL 中有专门负责优化SELECT语句的优化器模块，主要功能：通过计算分析系统中收集到的统计信息，为客户端请求的Query提供他认为最优的执行计划（MySQL认为最优的数据检索方式，但不见得是DBA认为是最优的，这部分最耗费时间）
2、当客户端向MySQL 请求一条Query，命令解析器模块完成请求分类，区别出是SELECT并转发给MySQL Query Optimizer时，MySQL Query Optimizer 首先会对整条Query进行优化，处理掉一些常量表达式的预算，直接换算成常量值。并对Query中的查询条件进行简化和转换，如去掉一些无用或显而易见的条件、结构调整等。然后分析 Query中的Hint信息（如果有），看显示Hint信息是否可以完全确定该Query的执行计划。如果没有Hint 或Hint 信息还不足以完全确定执行计划，则会读取所涉及对象的统计信息，根据Query进行写相应的计算分析，然后再得出最后的执行计划。

MySQL 常见瓶颈

1、CPU 瓶颈：CPU在饱和的时候一般发生在数据装入在内存或从磁盘上读取数据时候
2、IO 瓶颈：磁盘I/O瓶颈发生在装入数据远大于内存容量时
3、服务器硬件的性能瓶颈：top、free、iostat和vmstat来查看系统的性能状态

三、Explain

是什么？Explain 是查看执行计划

1、使用EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行SQL语句，从而知道MySQL是如何处理你的SQL语句的。分析你的查询语句或是结构的性能瓶颈
2、官网地址：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/explain-output.html

能干嘛？

1、表的读取顺序（id 字段）
2、数据读取操作的操作类型（select_type 字段）
3、哪些索引可以使用（possible_keys 字段）
4、哪些索引被实际使用（keys 字段）
5、表之间的引用（ref 字段）
6、每张表有多少行被优化器查询（rows 字段）

怎么玩？

Explain + SQL语句

mysql> explain select * from tbl_emp;
+----+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
| id | select_type | table   | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra |
+----+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | tbl_emp | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    8 | NULL  |
+----+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

Explain 详解

id：select查询的序列号，包含一组数字，表示查询中执行select子句或操作表的顺序
id 取值的三种情况：
1、id相同，执行顺序由上至下

id相同的情况
2、id不同，如果是子查询，id的序号会递增，id值越大优先级越高，越先被执行
id不同的情况
3、id有相同有不同，同时存在：id如果相同，可以认为是一组，从上往下顺序执行；在所有组中，id值越大，优先级越高，越先执行；衍生=DERIVED
id有相同有不同的情况
select_type：查询的类型，主要用于区别普通查询、联合查询、子查询等复杂查询

UNION 和 UNION RESULT举例

explain
    -> select * from tbl_emp e left join tbl_dept d on e.deptId = d.id
    -> union
    -> select * from tbl_emp e right join tbl_dept d on e.deptId = d.id;
+----+--------------+------------+------+---------------+------------+---------+-----------+------+----------------------------------------------------+
| id | select_type  | table      | type | possible_keys | key        | key_len | ref       | rows | Extra                                              |
+----+--------------+------------+------+---------------+------------+---------+-----------+------+----------------------------------------------------+
|  1 | PRIMARY      | e          | ALL  | NULL          | NULL       | NULL    | NULL      |    8 | NULL                                               |
|  1 | PRIMARY      | d          | ALL  | PRIMARY       | NULL       | NULL    | NULL      |    5 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
|  2 | UNION        | d          | ALL  | NULL          | NULL       | NULL    | NULL      |    5 | NULL                                               |
|  2 | UNION        | e          | ref  | fk_dept_Id    | fk_dept_Id | 5       | db01.d.id |    1 | NULL                                               |
| NULL | UNION RESULT | <union1,2> | ALL  | NULL          | NULL       | NULL    | NULL      | NULL | Using temporary                                    |
+----+--------------+------------+------+---------------+------------+---------+-----------+------+----------------------------------------------------+
5 rows in set (0.00 sec)
table：显示这一行的数据是关于哪张表的
type：访问类型排列，显示查询使用了何种类型

1、type显示的是访问类型，是较为重要的一个指标，结果值从最好到最坏依次是：system>const>eq_ref>ref>fultext>ref_or_null>index_merge>unique_subquery>index_subquery>range>index>ALL
2、挑重要的来说：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL，一般来说，得保证查询至少达到range级别，最好能达到ref。

从最好到最差依次是：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL
1、system：表只有一行记录（等于系统表），这是const类型的特例，平时不会出现，这个也可以忽略不计
2、const：表示通过索引一次就找到了，const用于比较primary key或者unique索引。因为只匹配一行数据，所以很快。如将主键置于where列表中，MySQL就能将该查询转换为一个常量


3、eq_ref：唯一性索引，对于每个索引键，表中只有一条记录与之匹配，常见于主键或唯一索引扫描

4、ref：非唯一索引扫描，返回匹配某个单独值的所有行。本质上也是一种索引访问，它返回所有匹配某个单独值的行，然而，它可能会找到多个符合条件的行，所以他应该属于查找和扫描的混合体

5、range：只检索给定范围的行，使用一个索引来选择行。key列显示使用了哪个索引一般就是在你的where语句中出现了between、<、>、in等的查询这种范围扫描索引扫描比全表扫描要好，因为他只需要开始索引的某一点，而结束于另一点，不用扫描全部索引

6、index：Full Index Scan，使用了覆盖索引，index与ALL区别为index类型只遍历索引树。这通常比ALL快，因为索引文件通常比数据文件小。（也就是说虽然all和index都是读全表，但index是从索引中读取的，而all是从硬盘数据库文件中读的）

7、ALL：FullTable Scan，将遍历全表以找到匹配的行（全表扫描）

备注：一般来说，得保证查询只是达到range级别，最好达到ref
possible_keys

1、显示可能应用在这张表中的索引，一个或多个
2、若查询涉及的字段上存在索引，则该索引将被列出，但不一定被查询实际使用

key

1、实际使用的索引，如果为null，则没有使用索引
2、若查询中使用了覆盖索引，则该索引仅出现在key列表中


key_len

1、表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好
2、key_len显示的值为索引最大可能长度，并非实际使用长度，即key_len是根据表定义计算而得，不是通过表内检索出的，在组合索引中可以通过key_len来判断用到的索引个数


ref

1、显示索引哪一列被使用了，如果可能的话，最好是一个常数。哪些列或常量被用于查找索引列上的值
2、由key_len可知t1表的索引idx_col1_col2被充分使用，t1表的col1匹配t2表的col1，t1表的col2匹配了一个常量，即’ac’


rows

根据表统计信息及索引选用情况，大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数


Extra：包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息

1、Using filesort（文件排序）：

4、Using where：where子句中除索引字段 还包含索引之外的字段

5、Using index condition

6、Using join buffer：表明使用了连接缓存
7、impossible where：where子句的值总是false，不能用来获取任何元组


8、select tables optimized away：在没有GROUPBY子句的情况下，基于索引优化MIN/MAX操作或者对于MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作，不必等到执行阶段再进行计算，查询执行计划生成的阶段即完成优化。
9、distinct：优化distinct，在找到第一匹配的元组后即停止找同样值的工作

Explain 热身 Case

1、第一行（执行顺序4）：id列为1，表示是union里的第一个select，select_type列的primary表示该查询为外层查询，table列被标记为<derived3>，表示查询结果来自一个衍生表，其中derived3中3代表该查询衍生自第三个select查询，即id为3的select。【select d1.name ...】
2、第二行（执行顺序2）：id为3，是整个查询中第三个select的一部分。因查询包含在from中，所以为derived。【select id, name from t1 where other_column= ' '】
3、第三行（执行顺序3）：select列表中的子查询select_type为subquery，为整个查询中的第二个select。【select id from t3】
4、第四行（执行顺序1）：select_type为union，说明第四个select是union里的第二个select，最先执行【select name, id from t2】
5、第五行（执行顺序5）：代表从union的临时表中读取行的阶段，table列的<union1, 4>表示用第一个和第四个select的结果进行union操作。【两个结果进行uinion操作】


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