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分析一个MySQL的异常查询的案例

问题用户工单疑问:相同的语句,只是最后的limit行数不同。奇怪的是,limit 10 的性能比limit 100的语句还慢约10倍。

问题

用户工单疑问:相同的语句,只是最后的limit行数不同。奇怪的是,limit 10 的性能比limit 100的语句还慢约10倍。

隐藏用户表信息,语句及结果如下

执行时间3 min 3.65 sec

执行时间1.24Sec.

性能差距非常大!

分析
MySQL Tips:追查语句执行时最常用的方法,是通过explain来看语句的执行计划。 ?

更有冲击性的效果是通过缩小范围后,在这个数据下,limit 67和limit 68的执行计划相差很大。

两个执行计划:

可以看到,两个语句的执行计划不同:使用的索引不同。

MySQL Tips:explain的结果中,key表示最终使用的索引,rows表示使用这个索引需要扫描的行数,这是个估计值。

表中 索引A定义为 (f3, f4, f1, f2, f5); 索引B定义为(f1, f2, f3);

一个确认

虽然rows是估计值,但是指导索引使用的依据。既然limit 68能达到rows 67586,说明在第一个语句优化器可选结果中,也应该有此值,为什么不会选择索引A?
先确认一下我们上面的这个结论。

MySQL Tips:MySQL语法中能够用force index 来强行要求优化器使用某一个索引。

顺便说明,由于我们指定了force index,因此优化器不会考虑其他索引,possible_keys里只会显示A。我们关注的是rows:67586。这说明在limit 67语句里,使用索引A也能够减少行扫描。

MySQL Tips:MySQL优化器会对possiable_key中的每个可能索引都计算查询代价,选择最小代价的查询计划。

至此我们大概可以猜测,这个应该是MySQL实现上的bug:没有选择合适的索引,导致使用了明显错误的执行计划。

MySQL Tips:MySQL的优化器执行期间需要依赖于表的统计信息,而统计信息是估算值,因此有可能导致得到的执行计划非最优。

但要说明的是,上述Tip是客观情况造成(可接受),但本例却是例外,因此优化器实际上可以拿到能够作出选择正确结果的数据(rows值),但是最终选择错误。

原因分析

MySQL优化器是按照查询代价的估算值,来确定要使用的索引。计算这个估算值的过程,基本是按照“估计需要扫描的行数”来确定的。

MySQL Tips:MySQL在目前集团主流使用的5.1和5.5版本中只能使用前缀索引。

因此,使用索引A只能用上字段f3,使用索引B只能用上字段f1。Rows即为使用了索引查到上下界,之后需要扫描的数据行数(估算值)。

上述的语句需要用到group和order by,因此执行计划中都有Using temporary; Using filesort。
流程上按顺序先计算使用索引A的查询代价。

之后依次计算其他possitabe_key的查询代价。由于过程中需要排序,在得到一个暂定结果后,需要判断是否有代价更低的排序方式(test_if_cheaper_ordering)。
与之前的大同小异,也是依靠估计扫描行数来计算代价。

在这个逻辑的实现过程中,存在一个bug:在估计当前索引的区分度的时候,没有考虑到前缀索引。

即:假设表中有50w行数据,索引B(f1,f2,f3),则计算索引区分度时,需要根据能够用上的前缀部分来确定。比如f1有1000个不同的值,则平均每个key值上的记录数为500.如(f1,f2)有10000个同的值,则平均每个组合key上的记录数为50,若(f1,f2,f3)有50w个不同的值,则平均每个组合key上的记录数为1。

MySQL Tips:每个key上的记录数越少,说明使用该索引查询时效率最高。对应于show index from tbl 输出结果中的Cardinality值越大。

在这个case下,索引B只能使用f1做前缀索引,但是在计算单key上的行平均值时用的是(f1,f2,f3),这就导致估算用索引B估算的时候,得到的代价偏小。导致误选。

回到问题本身

1、 为什么limit值大的时候反而选对了呢?
这是因为在计算B的查询代价时,查询需要返回的行数limit_rows也参与乘积,若limit值较大,则计算出来的B的代价就会更大,反而会由于代价。值超过A,而导致优化器最终选择A。

2、 这个表有50w行数就,为什么limit相差为就差别这么大?
这与语句本身有关。这个语句中有group by,这就意味着每多limit一个值,实际上需要扫描更多的行N。 这里N为“表的总行数”/“表中不同的f2值”。
也就是说这个语句使得这个bug有放大作用。

解决方案

分析清楚后解决方法就比较简单了,修改代码逻辑,在执行test_if_cheaper_ordering过程中,改用字段f1的区分度来计算即可。

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