性能优化 | MySQL常见SQL错误用法-mysql sql优化

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前言

MySQL在2016年仍然保持强劲的数据库流行度增长趋势。越来越多的客户将自己的应用建立在MySQL数据库之上，甚至是从Oracle迁移到MySQL上来。但也存在部分客户在使用MySQL数据库的过程中遇到一些比如响应时间慢，CPU打满等情况。现将《ApsaraDB专家诊断报告》中出现的部分常见SQL问题总结如下，供大家参考。

常见SQL错误用法

1. LIMIT 语句

分页查询是最常用的场景之一，但也通常也是最容易出问题的地方。比如对于下面简单的语句，一般DBA想到的办法是在type, name, create_time字段上加组合索引。这样条件排序都能有效的利用到索引，性能迅速提升。

SELECT *  
 
 FROM   operation  
 
 WHERE  type = 'SQLStats' 
 
       AND name = 'SlowLog'  
 
ORDER  BY create_time  
 
 LIMIT  1000, 10;

好吧，可能90%以上的DBA解决该问题就到此为止。但当 LIMIT 子句变成 “LIMIT 1000000,10” 时，程序员仍然会抱怨：我只取10条记录为什么还是慢?

要知道数据库也并不知道第1000000条记录从什么地方开始，即使有索引也需要从头计算一次。出现这种性能问题，多数情形下是程序员偷懒了。在前端数据浏览翻页，或者大数据分批导出等场景下，是可以将上一页的***值当成参数作为查询条件的。SQL重新设计如下：

SELECT   *  
 
 FROM     operation 
 
 WHERE    type = 'SQLStats' 
 
 AND      name = 'SlowLog' 
 
 AND      create_time > '2017-03-16 14:00:00' 
 
 ORDER BY create_time limit 10;

在新设计下查询时间基本固定，不会随着数据量的增长而发生变化。

2. 隐式转换

SQL语句中查询变量和字段定义类型不匹配是另一个常见的错误。比如下面的语句：

mysql> explain extended SELECT * 
 
     > FROM   my_balance b 
 
     > WHERE  b.bpn = 14000000123 
 
     >       AND b.isverified IS NULL ; 
 
mysql> show warnings;| Warning | 1739 | Cannot use ref access on index 'bpn' due to type or collation conversion on field 'bpn'

其中字段bpn的定义为varchar(20)，MySQL的策略是将字符串转换为数字之后再比较。函数作用于表字段，索引失效。

上述情况可能是应用程序框架自动填入的参数，而不是程序员的原意。现在应用框架很多很繁杂，使用方便的同时也小心它可能给自己挖坑。

3. 关联更新、删除

虽然MySQL5.6引入了物化特性，但需要特别注意它目前仅仅针对查询语句的优化。对于更新或删除需要手工重写成JOIN。

比如下面UPDATE语句，MySQL实际执行的是循环/嵌套子查询(DEPENDENT SUBQUERY)，其执行时间可想而知。

UPDATE operation o  
 
 SET    status = 'applying' 
 
 WHERE  o.id IN (SELECT id 
 
                FROM   (SELECT o.id, 
 
                               o.status 
 
                        FROM   operation o 
 
                        WHERE  o.group = 123 
 
                               AND o.status NOT IN ( 'done' ) 
 
                        ORDER  BY o.parent, 
 
                                  o.id 
 
                        LIMIT  1) t);

执行计划：

+----+--------------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+  
 
| id | select_type        | table | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra                                               |  
 
+----+--------------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+  
 
| 1  | PRIMARY            | o     | index |               | PRIMARY | 8       |       | 24   | Using where; Using temporary                        |  
 
| 2  | DEPENDENT SUBQUERY |       |       |               |         |         |       |      | Impossible WHERE noticed after reading const tables |  
 
| 3  | DERIVED            | o     | ref   | idx_2,idx_5   | idx_5   | 8       | const | 1    | Using where; Using filesort                         |  
 
+----+--------------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+

重写为JOIN之后，子查询的选择模式从DEPENDENT SUBQUERY变成DERIVED,执行速度大大加快，从7秒降低到2毫秒。

UPDATE operation o 
 
       JOIN  (SELECT o.id, 
 
                            o.status 
 
                     FROM   operation o 
 
                     WHERE  o.group = 123 
 
                            AND o.status NOT IN ( 'done' ) 
 
                     ORDER  BY o.parent, 
 
                               o.id 
 
                     LIMIT  1) t 
 
         ON o.id = t.id SET 
 
    status = 'applying'

执行计划简化为：

+----+-------------+-------+------+---------------+-------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+  
 
| id | select_type | table | type | possible_keys | key   | key_len | ref   | rows | Extra                                               |  
 
+----+-------------+-------+------+---------------+-------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+  
 
| 1  | PRIMARY     |       |      |               |       |         |       |      | Impossible WHERE noticed after reading const tables |  
 
| 2  | DERIVED     | o     | ref  | idx_2,idx_5   | idx_5 | 8       | const | 1    | Using where; Using filesort                         |  
 
+----+-------------+-------+------+---------------+-------+---------+-------+------+-----------------------------------------------------+

4. 混合排序

MySQL不能利用索引进行混合排序。但在某些场景，还是有机会使用特殊方法提升性能的。

SELECT *  
 
 FROM   my_order o 
 
       INNER JOIN my_appraise a ON a.orderid = o.id 
 
 ORDER  BY a.is_reply ASC, 
 
         a.appraise_time DESC  
 
LIMIT  0, 20

执行计划显示为全表扫描：

+----+-------------+-------+--------+-------------+---------+---------+---------------+---------+-+  
 
| id | select_type | table | type   | possible_keys     | key     | key_len | ref      | rows    | Extra      
 
+----+-------------+-------+--------+-------------+---------+---------+---------------+---------+-+  
 
|  1 | SIMPLE      | a     | ALL    | idx_orderid | NULL    | NULL    | NULL    | 1967647 | Using filesort |  
 
|  1 | SIMPLE      | o     | eq_ref | PRIMARY     | PRIMARY | 122     | a.orderid |       1 | NULL           |  
 
+----+-------------+-------+--------+---------+---------+---------+-----------------+---------+-+

由于is_reply只有0和1两种状态，我们按照下面的方法重写后，执行时间从1.58秒降低到2毫秒。

SELECT *  
 
 FROM   ((SELECT * 
 
         FROM   my_order o 
 
                INNER JOIN my_appraise a 
 
                        ON a.orderid = o.id 
 
                           AND is_reply = 0 
 
         ORDER  BY appraise_time DESC 
 
         LIMIT  0, 20) 
 
        UNION ALL  
 
        (SELECT *  
 
        FROM   my_order o 
 
                INNER JOIN my_appraise a 
 
                        ON a.orderid = o.id 
 
                           AND is_reply = 1 
 
         ORDER  BY appraise_time DESC 
 
         LIMIT  0, 20)) t ORDER  BY  is_reply ASC, 
 
          appraisetime DESC  
 
LIMIT  20;

5. EXISTS语句

MySQL对待EXISTS子句时，仍然采用嵌套子查询的执行方式。如下面的SQL语句：

SELECT * 
 
FROM   my_neighbor n 
 
       LEFT JOIN my_neighbor_apply sra 
 
              ON n.id = sra.neighbor_id 
 
                 AND sra.user_id = 'xxx' WHERE 
 
  n.topic_status < 4 
 
       AND EXISTS(SELECT 1 
 
                  FROM   message_info m 
 
                  WHERE  n.id = m.neighbor_id 
 
                         AND m.inuser = 'xxx') 
 
       AND n.topic_type <> 5

执行计划为：

+----+--------------------+-------+------+-----+------------------------------------------+---------+-------+---------+ -----+  
 
| id | select_type        | table | type | possible_keys     | key   | key_len | ref   | rows    | Extra   |  
 
+----+--------------------+-------+------+ -----+------------------------------------------+---------+-------+---------+ -----+  
 
|  1 | PRIMARY            | n     | ALL  |  | NULL     | NULL    | NULL  | 1086041 | Using where                   |  
 
|  1 | PRIMARY            | sra   | ref  |  | idx_user_id | 123     | const |       1 | Using where          |  
 
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | m     | ref  |  | idx_message_info   | 122     | const |       1 | Using index condition; Using where |  
 
+----+--------------------+-------+------+ -----+------------------------------------------+---------+-------+---------+ -----+

去掉exists更改为join，能够避免嵌套子查询，将执行时间从1.93秒降低为1毫秒。

SELECT * 
 
FROM   my_neighbor n 
 
       INNER JOIN message_info m 
 
               ON n.id = m.neighbor_id 
 
                  AND m.inuser = 'xxx' 
 
       LEFT JOIN my_neighbor_apply sra 
 
              ON n.id = sra.neighbor_id 
 
                 AND sra.user_id = 'xxx'  
 
WHERE n.topic_status < 4 
 
       AND n.topic_type <> 5

新的执行计划：

+----+-------------+-------+--------+ -----+------------------------------------------+---------+ -----+------+ -----+  
 
| id | select_type | table | type   | possible_keys     | key       | key_len | ref   | rows | Extra                 |  
 
+----+-------------+-------+--------+ -----+------------------------------------------+---------+ -----+------+ -----+  
 
|  1 | SIMPLE      | m     | ref    | | idx_message_info   | 122     | const    |    1 | Using index condition |  
 
|  1 | SIMPLE      | n     | eq_ref | | PRIMARY   | 122     | ighbor_id |    1 | Using where      |  
 
|  1 | SIMPLE      | sra   | ref    | | idx_user_id | 123     | const     |    1 | Using where           |  
 
+----+-------------+-------+--------+ -----+------------------------------------------+---------+ -----+------+ -----+

6. 条件下推

外部查询条件不能够下推到复杂的视图或子查询的情况有：

聚合子查询;
含有LIMIT的子查询;
UNION 或UNION ALL子查询;
输出字段中的子查询;

如下面的语句，从执行计划可以看出其条件作用于聚合子查询之后：

SELECT *  
 
 FROM   (SELECT target, 
 
               Count(*) 
 
        FROM   operation 
 
        GROUP  BY target) t  
 
 WHERE  target = 'rm-xxxx'

+----+-------------+------------+-------+---------------+-------------+---------+-------+------+-------------+  
 
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key         | key_len | ref   | rows | Extra       |  
 
+----+-------------+------------+-------+---------------+-------------+---------+-------+------+-------------+  
 
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | ref   | <auto_key0>   | <auto_key0> | 514     | const |    2 | Using where |  
 
|  2 | DERIVED     | operation  | index | idx_4         | idx_4       | 519     | NULL  |   20 | Using index |  
 
+----+-------------+------------+-------+---------------+-------------+---------+-------+------+-------------+

确定从语义上查询条件可以直接下推后，重写如下：

SELECT target, 
 
       Count(*)  
 
 FROM   operation  
 
 WHERE  target = 'rm-xxxx'  
 
GROUP  BY target

执行计划变为：

+----+-------------+-----------+------+---------------+-------+---------+-------+------+--------------------+  
 
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |  
 
+----+-------------+-----------+------+---------------+-------+---------+-------+------+--------------------+  
 
| 1 | SIMPLE | operation | ref | idx_4 | idx_4 | 514 | const | 1 | Using where; Using index |  
 
+----+-------------+-----------+------+---------------+-------+---------+-------+------+--------------------+

关于MySQL外部条件不能下推的详细解释说明请参考以前文章：MySQL · 性能优化 · 条件下推到物化表

7. 提前缩小范围

先上初始SQL语句：

SELECT *  
 
 FROM   my_order o 
 
       LEFT JOIN my_userinfo u 
 
              ON o.uid = u.uid 
 
       LEFT JOIN my_productinfo p 
 
              ON o.pid = p.pid  
 
 WHERE  ( o.display = 0 ) 
 
       AND ( o.ostaus = 1 )  
 
 ORDER  BY o.selltime DESC 
 
 LIMIT  0, 15

该SQL语句原意是：先做一系列的左连接，然后排序取前15条记录。从执行计划也可以看出，***一步估算排序记录数为90万，时间消耗为12秒。

+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+-----------------+--------+----------------------------------------------------+ 
 
 | id | select_type | table | type   | possible_keys | key     | key_len | ref             | rows   | Extra                                              |  
 
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+-----------------+--------+----------------------------------------------------+  
 
|  1 | SIMPLE      | o     | ALL    | NULL          | NULL    | NULL    | NULL            | 909119 | Using where; Using temporary; Using filesort       |  
 
|  1 | SIMPLE      | u     | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | o.uid |      1 | NULL                                               |  
 
|  1 | SIMPLE      | p     | ALL    | PRIMARY       | NULL    | NULL    | NULL            |      6 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |  
 
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+-----------------+--------+----------------------------------------------------+

由于***WHERE条件以及排序均针对最左主表，因此可以先对my_order排序提前缩小数据量再做左连接。SQL重写后如下，执行时间缩小为1毫秒左右。

SELECT *  
 
 FROM ( 
 
SELECT *  
 
 FROM   my_order o  
 
 WHERE  ( o.display = 0 )  
 
       AND ( o.ostaus = 1 )  
 
 ORDER  BY o.selltime DESC 
 
 LIMIT  0, 15 
 
) o 
 
     LEFT JOIN my_userinfo u 
 
              ON o.uid = u.uid 
 
     LEFT JOIN my_productinfo p 
 
              ON o.pid = p.pid  
 
 ORDER BY  o.selltime DESC 
 
limit 0, 15

再检查执行计划：子查询物化后(select_type=DERIVED)参与JOIN。虽然估算行扫描仍然为90万，但是利用了索引以及LIMIT 子句后，实际执行时间变得很小。

+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------------------------------------------+  
 
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows   | Extra                                              |  
 
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------------------------------------------+  
 
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | ALL    | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |     15 | Using temporary; Using filesort                    |  
 
|  1 | PRIMARY     | u          | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | o.uid |      1 | NULL                                               |  
 
|  1 | PRIMARY     | p          | ALL    | PRIMARY       | NULL    | NULL    | NULL  |      6 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |  
 
|  2 | DERIVED     | o          | index  | NULL          | idx_1   | 5       | NULL  | 909112 | Using where                                        |  
 
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------------------------------------------+

8. 中间结果集下推

再来看下面这个已经初步优化过的例子(左连接中的主表优先作用查询条件)：

SELECT    a.*,  
 
          c.allocated  
 
 FROM      (  
 
              SELECT   resourceid 
 
              FROM     my_distribute d 
 
                   WHERE    isdelete = 0 
 
                   AND      cusmanagercode = '1234567' 
 
                   ORDER BY salecode limit 20) a 
 
 LEFT JOIN 
 
          ( 
 
              SELECT   resourcesid， sum(ifnull(allocation, 0) * 12345) allocated 
 
              FROM     my_resources 
 
                   GROUP BY resourcesid) c 
 
 ON        a.resourceid = c.resourcesid

那么该语句还存在其它问题吗?不难看出子查询 c 是全表聚合查询，在表数量特别大的情况下会导致整个语句的性能下降。

其实对于子查询 c，左连接***结果集只关心能和主表resourceid能匹配的数据。因此我们可以重写语句如下，执行时间从原来的2秒下降到2毫秒。

SELECT    a.*, 
 
          c.allocated  
 
 FROM      ( 
 
                   SELECT   resourceid 
 
                   FROM     my_distribute d 
 
                   WHERE    isdelete = 0 
 
                   AND      cusmanagercode = '1234567'  
 
                   ORDER BY salecode limit 20) a LEFT JOIN 
 
          (  
 
                   SELECT   resourcesid， sum(ifnull(allocation, 0) * 12345) allocated 
 
                   FROM     my_resources r, 
 
                            ( 
 
                                     SELECT   resourceid 
 
                                     FROM     my_distribute d 
 
                                     WHERE    isdelete = 0 
 
                                     AND      cusmanagercode = '1234567' 
 
                                     ORDER BY salecode limit 20) a 
 
                   WHERE    r.resourcesid = a.resourcesid                    GROUP BY resourcesid) c 
 
 ON        a.resourceid = c.resourcesid

但是子查询 a 在我们的SQL语句中出现了多次。这种写法不仅存在额外的开销，还使得整个语句显的繁杂。使用WITH语句再次重写：

WITH a AS 
 
 ( 
 
         SELECT   resourceid 
 
         FROM     my_distribute d 
 
         WHERE    isdelete = 0 
 
         AND      cusmanagercode = '1234567' 
 
         ORDER BY salecode limit 20) 
 
SELECT    a.*, 
 
          c.allocated  
 
 FROM      a  
 
 LEFT JOIN 
 
          ( 
 
                   SELECT   resourcesid， sum(ifnull(allocation, 0) * 12345) allocated 
 
                   FROM     my_resources r, 
 
                            a 
 
                   WHERE    r.resourcesid = a.resourcesid 
 
                   GROUP BY resourcesid) c 
 
 ON        a.resourceid = c.resourcesid

总结

1.数据库编译器产生执行计划，决定着SQL的实际执行方式。但是编译器只是尽力服务，所有数据库的编译器都不是尽善尽美的。上述提到的多数场景，在其它数据库中也存在性能问题。了解数据库编译器的特性，才能避规其短处，写出高性能的SQL语句。

2.程序员在设计数据模型以及编写SQL语句时，要把算法的思想或意识带进来。

3.编写复杂SQL语句要养成使用WITH语句的习惯。简洁且思路清晰的SQL语句也能减小数据库的负担 ^^。