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mysql查询时,offset过大影响性能的原因与优化方法

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简介:mysql查询使用select命令,配合limit,offset参数可以读取指定范围的记录。本文将介绍mysql查询时,offset过大影响性能的原因及优化方法。

mysql查询使用select命令,配合limit,offset参数可以读取指定范围的记录。本文将介绍mysql查询时,offset过大影响性能的原因及优化方法。


准备测试数据表及数据

1.创建表

CREATE TABLE `member` (

`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`name` varchar(10) NOT NULL COMMENT '姓名',

`gender` tinyint(3) unsigned NOT NULL COMMENT '性别',

PRIMARY KEY (`id`),

KEY `gender` (`gender`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

 


2.插入1000000条记录

<?php

$pdo = new PDO("mysql:host=localhost;dbname=user","root",'');

for($i=0; $i<1000000; $i++){

$name = substr(md5(time().mt_rand(000,999)),10);

$gender = mt_rand(1,2);

$sqlstr = "insert into member(name,gender) values('".$name."','".$gender."')";

$stmt = $pdo->prepare($sqlstr);

$stmt->execute();

}

?>

mysql> select count(*) from member;

+----------+

| count(*) |

+----------+

| 1000000 |

+----------+

1 row in set (0.23 sec)

 


3.当前数据库版本

mysql> select version();

+-----------+

| version() |

+-----------+

| 5.6.24 |

+-----------+

1 row in set (0.01 sec)


分析offset过大影响性能的原因

1.offset较小的情况

mysql> select * from member where gender=1 limit 10,1;

+----+------------+--------+

| id | name | gender |

+----+------------+--------+

| 26 | 509e279687 | 1 |

+----+------------+--------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> select * from member where gender=1 limit 100,1;

+-----+------------+--------+

| id | name | gender |

+-----+------------+--------+

| 211 | 07c4cbca3a | 1 |

+-----+------------+--------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> select * from member where gender=1 limit 1000,1;

+------+------------+--------+

| id | name | gender |

+------+------------+--------+

| 1975 | e95b8b6ca1 | 1 |

+------+------------+--------+

1 row in set (0.00 sec)

当offset较小时,查询速度很快,效率较高。


 


2.offset较大的情况

mysql> select * from member where gender=1 limit 100000,1;

+--------+------------+--------+

| id | name | gender |

+--------+------------+--------+

| 199798 | 540db8c5bc | 1 |

+--------+------------+--------+

1 row in set (0.12 sec)

mysql> select * from member where gender=1 limit 200000,1;

+--------+------------+--------+

| id | name | gender |

+--------+------------+--------+

| 399649 | 0b21fec4c6 | 1 |

+--------+------------+--------+

1 row in set (0.23 sec)

mysql> select * from member where gender=1 limit 300000,1;

+--------+------------+--------+

| id | name | gender |

+--------+------------+--------+

| 599465 | f48375bdb8 | 1 |

+--------+------------+--------+

1 row in set (0.31 sec)

当offset很大时,会出现效率问题,随着offset的增大,执行效率下降。


 

分析影响性能原因

select * from member where gender=1 limit 300000,1;

因为数据表是InnoDB,根据InnoDB索引的结构,查询过程为:

通过二级索引查到主键值(找出所有gender=1的id)。再根据查到的主键值通过主键索引找到相应的数据块(根据id找出对应的数据块内容)。根据offset的值,查询300001次主键索引的数据,最后将之前的300000条丢弃,取出最后1条。不过既然二级索引已经找到主键值,为什么还需要先用主键索引找到数据块,再根据offset的值做偏移处理呢?

如果在找到主键索引后,先执行offset偏移处理,跳过300000条,再通过第300001条记录的主键索引去读取数据块,这样就能提高效率了。

如果我们只查询出主键,看看有什么不同

mysql> select id from member where gender=1 limit 300000,1;

+--------+

| id |

+--------+

| 599465 |

+--------+

1 row in set (0.09 sec)

很明显,如果只查询主键,执行效率对比查询全部字段,有很大的提升。


 

推测

只查询主键的情况


因为二级索引已经找到主键值,而查询只需要读取主键,因此mysql会先执行offset偏移操作,再根据后面的主键索引读取数据块。

需要查询所有字段的情况


因为二级索引只找到主键值,但其他字段的值需要读取数据块才能获取。因此mysql会先读出数据块内容,再执行offset偏移操作,最后丢弃前面需要跳过的数据,返回后面的数据。


 

证实

InnoDB中有buffer pool,存放最近访问过的数据页,包括数据页和索引页。

为了测试,先把mysql重启,重启后查看buffer pool的内容。

mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('primary','gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;

Empty set (0.04 sec)

可以看到,重启后,没有访问过任何的数据页。

查询所有字段,再查看buffer pool的内容

mysql> select * from member where gender=1 limit 300000,1;

+--------+------------+--------+

| id | name | gender |

+--------+------------+--------+

| 599465 | f48375bdb8 | 1 |

+--------+------------+--------+

1 row in set (0.38 sec)

mysql> select index_name,'gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;

+------------+----------+

| index_name | count(*) |

+------------+----------+

| gender | 261 |

| PRIMARY | 1385 |

+------------+----------+

2 rows in set (0.06 sec)

可以看出,此时buffer pool中关于member表有1385个数据页,261个索引页。


 


重启mysql清空buffer pool,继续测试只查询主键

mysql> select id from member where gender=1 limit 300000,1;

+--------+

| id |

+--------+

| 599465 |

+--------+

1 row in set (0.08 sec)

mysql> select index_name,'gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;

+------------+----------+

| index_name | count(*) |

+------------+----------+

| gender | 263 |

| PRIMARY | 13 |

+------------+----------+

2 rows in set (0.04 sec)

可以看出,此时buffer pool中关于member表只有13个数据页,263个索引页。因此减少了多次通过主键索引访问数据块的I/O操作,提高执行效率。

因此可以证实,mysql查询时,offset过大影响性能的原因是多次通过主键索引访问数据块的I/O操作。(注意,只有InnoDB有这个问题,而MYISAM索引结构与InnoDB不同,二级索引都是直接指向数据块的,因此没有此问题 )。


 


InnoDB与MyISAM引擎索引结构对比图

mysql查询时,offset过大影响性能的原因与优化方法


优化方法

根据上面的分析,我们知道查询所有字段会导致主键索引多次访问数据块造成的I/O操作。

因此我们先查出偏移后的主键,再根据主键索引查询数据块的所有内容即可优化。

mysql> select a.* from member as a inner join (select id from member where gender=1 limit 300000,1) as b on a.id=b.id;

+--------+------------+--------+

| id | name | gender |

+--------+------------+--------+

| 599465 | f48375bdb8 | 1 |

+--------+------------+--------+

1 row in set (0.08 sec)

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