Explain
简介
MySQL 提供了一个 EXPLAIN 命令, 它可以对 SELECT 语句进行分析, 并输出 SELECT 执行的详细信息, 以供开发人员针对性优化.
EXPLAIN 命令用法十分简单, 在 SELECT 语句前加上 Explain 就可以了, 例如:
1 | EXPLAIN SELECT * from user_info WHERE id < 300; |
数据准备
1 | CREATE TABLE `user_info` ( |
EXPLAIN 输出格式
1 | mysql> explain select * from user_info where id = 2; |
各列的含义如下:
id: SELECT 查询的标识符. 每个 SELECT 都会自动分配一个唯一的标识符.
select_type: SELECT 查询的类型.
table: 表示查询涉及的表或衍生表
partitions: 匹配的分区
type: join 类型
possible_keys: 表示 MySQL 在查询时, 能够使用到的索引. 注意, 即使有些索引在 possible_keys 中出现, 但是并不表示此索引会真正地被 MySQL 使用到. MySQL 在查询时具体使用了哪些索引, 由 key 字段决定.
key: 此次查询中真正使用到的索引.
ref: 哪个字段或常数与 key 一起被使用
rows: MySQL查询优化器根据统计信息, 估算SQL要查找到结果集需要扫描读取的数据行数.
这个值非常直观显示 SQL 的效率好坏, 原则上 rows 越少越好.filtered: 表示此查询条件所过滤的数据的百分比
extra: 额外的信息
参数说明
select_type
select_type 表示了查询的类型, 它的常用取值有:
SIMPLE, 表示此查询不包含 UNION 查询或子查询
PRIMARY, 表示此查询是最外层的查询
UNION, 表示此查询是 UNION 的第二个或随后的查询
DEPENDENT UNION, UNION 中的第二个或后面的查询语句, 取决于外面的查询
UNION RESULT, UNION 的结果
SUBQUERY, 子查询中的第一个 SELECT
DEPENDENT SUBQUERY: 子查询中的第一个 SELECT, 取决于外面的查询. 即子查询依赖于外层查询的结果.
最常见的查询类别应该是 SIMPLE 了, 比如当我们的查询没有子查询, 也没有 UNION 查询时, 那么通常就是 SIMPLE 类型, 例如:
1 | mysql> explain select * from user_info where id = 2; |
如果我们使用了 UNION 查询, 那么 EXPLAIN 输出 的结果类似如下:
1 | mysql> EXPLAIN (SELECT * FROM user_info WHERE id IN (1, 2, 3)) UNION (SELECT * FROM user_info WHERE id IN (3, 4, 5)); |
type
type 字段比较重要, 它提供了判断查询是否高效的重要依据依据. 通过 type 字段, 我们判断此次查询是 全表扫描 还是 索引扫描 等.
type 常用类型取值有:
system: 表中只有一条数据. 这个类型是特殊的 const 类型.
const: 针对主键或唯一索引的等值查询扫描, 最多只返回一行数据. const 查询速度非常快, 因为它仅仅读取一次即可.
例如下面的这个查询, 它使用了主键索引, 因此 type 就是 const 类型的.1
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7mysql> explain select * from user_info where id = 2;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| 1 | SIMPLE | user_info | const | PRIMARY | PRIMARY | 8 | const | 1 | |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)eq_ref: 此类型通常出现在多表的 join 查询, 表示对于前表的每一个结果, 都只能匹配到后表的一行结果. 并且查询的比较操作通常是 =, 查询效率较高. 例如:
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8mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id;
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | order_info | index | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 254 | NULL | 9 | Using index |
| 1 | SIMPLE | user_info | eq_ref | PRIMARY | PRIMARY | 8 | test.order_info.user_id | 1 | |
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)ref: 此类型通常出现在多表的 join 查询, 针对于非唯一或非主键索引, 或者是使用了 最左前缀 规则索引的查询.
例如下面这个例子中, 就使用到了 ref 类型的查询:1
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8mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id AND order_info.user_id = 5;
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+
| 1 | SIMPLE | user_info | const | PRIMARY | PRIMARY | 8 | const | 1 | |
| 1 | SIMPLE | order_info | ref | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 9 | const | 1 | Using where; Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+
2 rows in set (0.01 sec)range: 表示使用索引范围查询, 通过索引字段范围获取表中部分数据记录. 这个类型通常出现在 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN() 操作中.
当 type 是 range 时, 那么 EXPLAIN 输出的 ref 字段为 NULL, 并且 key_len 字段是此次查询中使用到的索引的最长的那个.
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6mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info WHERE id BETWEEN 2 AND 8;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | user_info | range | PRIMARY | PRIMARY | 8 | NULL | 7 | Using where |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
index: 表示全索引扫描(full index scan), 和 ALL 类型类似, 只不过 ALL 类型是全表扫描, 而 index 类型则仅仅扫描所有的索引, 而不扫描数据.
index 类型通常出现在: 所要查询的数据直接在索引树中就可以获取到, 而不需要扫描数据. 当是这种情况时, Extra 字段 会显示 Using index.例如:
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6mysql> EXPLAIN SELECT name FROM user_info;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | user_info | index | NULL | name_index | 152 | NULL | 10 | Using index |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+上面的例子中, 我们查询的 name 字段恰好是一个索引, 因此我们直接从索引中获取数据就可以满足查询的需求了, 而不需要查询表中的数据. 因此这样的情况下, type 的值是 index, 并且 Extra 的值是 Using index.
ALL: 表示全表扫描, 这个类型的查询是性能最差的查询之一. 通常来说, 我们的查询不应该出现 ALL 类型的查询, 因为这样的查询在数据量大的情况下, 对数据库的性能是巨大的灾难. 如一个查询是 ALL 类型查询, 那么一般来说可以对相应的字段添加索引来避免.
下面是一个全表扫描的例子, 可以看到, 在全表扫描时, possible_keys 和 key 字段都是 NULL, 表示没有使用到索引, 并且 rows 十分巨大, 因此整个查询效率是十分低下的.
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6mysql> EXPLAIN SELECT age FROM user_info WHERE age = 20;
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | user_info | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 10 | Using where |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
type 类型的性能比较
通常来说, 不同的 type 类型的性能关系如下:
ALL < index < range ~ index_merge < ref < eq_ref < const < system
ALL 类型因为是全表扫描, 因此在相同的查询条件下, 它是速度最慢的.
而 index 类型的查询虽然不是全表扫描, 但是它扫描了所有的索引, 因此比 ALL 类型的稍快.
后面的几种类型都是利用了索引来查询数据, 因此可以过滤部分或大部分数据, 因此查询效率就比较高了.
key_len
表示查询优化器使用了索引的字节数. 这个字段可以评估组合索引是否完全被使用, 或只有最左部分字段被使用到.
key_len 的计算规则如下:
字符串
char(n): n字节长度
varchar(n): 如果是 utf8 编码, 则是 (3n + 2) 字节; 如果是 utf8mb4 编码, 则是 (4n + 2) 字节.
数值类型:
TINYINT: 1字节
SMALLINT: 2字节
MEDIUMINT: 3字节
INT: 4字节
BIGINT: 8字节
时间类型
DATE: 3字节
TIMESTAMP: 4字节
DATETIME: 8字节
字段属性: NULL 属性 占用一个字节. 如果一个字段是 NOT NULL 的, 则没有此属性.
我们来举两个简单的例子:
1 | mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH'; |
上面的例子是从表 order_info 中查询指定的内容, 而我们从此表的建表语句中可以知道, 表 order_info 有一个联合索引:
KEY
user_product_detail_index
(user_id
,product_name
,productor
)
不过此查询语句 WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH'
中, 因为先进行 user_id 的范围查询, 而根据 最左前缀匹配 原则, 当遇到范围查询时, 就停止索引的匹配, 因此实际上我们使用到的索引的字段只有 user_id
, 因此在 EXPLAIN 中, 显示的 key_len 为 9.
因为 user_id 字段是 BIGINT, 占用 8 字节, 而 NULL 属性占用一个字节, 因此总共是 9 个字节. 若我们将user_id 字段改为 BIGINT(20) NOT NULL DEFAULT ‘0’, 则 key_length 应该是8.
上面因为 最左前缀匹配 原则, 我们的查询仅仅使用到了联合索引的 user_id 字段, 因此效率不算高.
接下来我们来看一下下一个例子:
1 | mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1'; |
这次的查询中, 我们没有使用到范围查询, key_len
的值为 161. 为什么呢?
因为我们的查询条件 WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1'
中, 仅仅使用到了联合索引中的前两个字段, 因此 keyLen(user_id) + keyLen(product_name) = 9 + 50 * 3 + 2 = 161
Extra
EXplain 中的很多额外的信息会在 Extra 字段显示, 常见的有以下几种内容:
Using filesort
当 Extra 中有 Using filesort 时, 表示 MySQL 需额外的排序操作, 不能通过索引顺序达到排序效果. 一般有 Using filesort, 都建议优化去掉, 因为这样的查询 CPU 资源消耗大.例如下面的例子:
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6mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY product_name;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+
| 1 | SIMPLE | order_info | index | NULL | user_product_detail_index | 254 | NULL | 9 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+我们的索引是
KEY
user_product_detail_index
(user_id
,product_name
,productor
)但是上面的查询中根据
product_name
来排序, 因此不能使用索引进行优化, 进而会产生 Using filesort.
如果我们将排序依据改为ORDER BY user_id, product_name
, 那么就不会出现Using filesort
了. 例如:1
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6mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY user_id, product_name;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | order_info | index | NULL | user_product_detail_index | 254 | NULL | 9 | Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+Using index
“覆盖索引扫描”, 表示查询在索引树中就可查找所需数据, 不用扫描表数据文件, 往往说明性能不错Using temporary
查询有使用临时表, 一般出现于排序, 分组和多表 join 的情况, 查询效率不高, 建议优化.
Profiling
简介
当我们要对某一条sql的性能进行分析时,可以使用它。
Profiling是从 mysql5.0.3版本以后才开放的。
启动profile之后,所有查询包括错误的语句都会记录在内。
关闭会话或者set profiling=0 就关闭了。(如果将profiling_history_size参数设置为0,同样具有关闭MySQL的profiling效果。)
此工具可用来查询SQL执行状态,System lock和Table lock 花多少时间等等,
对定位一条语句的I/O、CPU、IPC,Memory消耗 非常重要。(SQL 语句执行所消耗的最大两部分资源就是IO和CPU)
在mysql5.7之后,profile信息将逐渐被废弃,mysql推荐使用performance schema
用法
简易流程大概如下:
1 | set profiling=1; //打开分析,默认值为0(off),可以通过设置profiling为1或ON开启 |
语法:
1 | SHOW PROFILE [type [, type] ... ] |
type:
ALL | BLOCK IO | CONTEXT SWITCHES | CPU | IPC | MEMORY | PAGE FAULTS | SOURCE | SWAPS
SOURCE:显示和Source_function,Source_file,Source_line相关的开销信息
注意:profiling被应用在每一个会话中,当前会话关闭后,profiling统计的信息将丢失。
实例:
1 | mysql> show variables like '%profil%'; ## 查看mysql profiling相关配置 |
结果参数说明
其中标题含义:
1 | "Status": "query end", 状态 |
不同阶段:
1 | starting:开始 |
配置
显示的记录数由变量“profiling_history_size”控制,默认15条,最大值为100,可以手动设置该参数值。
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参考博客
[1] MySQL 性能优化神器 Explain 使用分析
[2] Mysql分析-profile详解
[3] MySQL性能分析工具profiling