MySQL 8.0 之索引跳跃扫描(Index Skip Scan)

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前言

MySQL 8.0.13开始支持 index skip scan 也即索引跳跃扫描。该优化方式支持那些SQL在不符合组合索引最左前缀的原则的情况，优化器依然能组使用组合索引。

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实践

使用官方文档的例子，构造数据

mysql> CREATE TABLE t1 (f1 INT NOT NULL, f2 INT NOT NULL, PRIMARY KEY(f1, f2));
Query OK, 0 rows affected (0.21 sec)
mysql> INSERT INTO t1 VALUES (1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5),(2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5);
Query OK, 10 rows affected (0.07 sec)
Records: 10 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql>
mysql> INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 5 FROM t1;
Query OK, 10 rows affected (0.06 sec)
Records: 10 Duplicates: 0 Warnings: 0

mysql> INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 10 FROM t1;
Query OK, 20 rows affected (0.03 sec)
Records: 20 Duplicates: 0 Warnings: 0

mysql> INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 20 FROM t1;
Query OK, 40 rows affected (0.03 sec)
Records: 40 Duplicates: 0 Warnings: 0

mysql> INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 40 FROM t1;
Query OK, 80 rows affected (0.05 sec)
Records: 80 Duplicates: 0 Warnings: 0

注意t1表的主键是组合索引(f1,f2)，如果sql的where条件不包含最左前缀f1 在之前的版本中会走 FULL TABLE SCAN,在MySQL 8.0.20版本中会是怎样呢？我们看看执行计划

mysql> EXPLAIN SELECT f1, f2 FROM t1 WHERE f2 = 40\G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t1
  partitions: NULL
     type: range
possible_keys: PRIMARY
     key: PRIMARY
   key_len: 8
     ref: NULL
     rows: 16
   filtered: 100.00
    Extra: Using where; Using index for skip scan
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

mysql> EXPLAIN SELECT f1, f2 FROM t1 WHERE f2 > 40\G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t1
  partitions: NULL
     type: range
possible_keys: PRIMARY
     key: PRIMARY
   key_len: 8
     ref: NULL
     rows: 53
   filtered: 100.00
    Extra: Using where; Using index for skip scan
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

两个sql 的where条件 f2>40 和 f2=40 的执行计划中都包含了Using index for skip scan 并且 type 是range 。

整个执行计划大概如下:

第一次从Index left side开始scan
第二次使用key(1,40) 扫描index，直到第一个range结束
使用key(1), find_flag =HA_READ_AFTER_KEY, 找到下一个Key值2
使用key(2,40)，扫描Index，直到range结束
使用Key(2)，去找大于2的key值，上例中没有，因此结束扫描

从上述描述可以看到使用skip-scan的方式避免了全索引扫描，从而提升了性能

如果关闭 skip_scan特性，执行计划则变为type=all, extre using where 全表扫描。

mysql> set session optimizer_switch='skip_scan=off';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE f2 = 40\G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t1
  partitions: NULL
     type: ALL
possible_keys: NULL
     key: NULL
   key_len: NULL
     ref: NULL
     rows: 160
   filtered: 10.00
    Extra: Using where
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

限制条件

1.select 选择的字段不能包含非索引字段

比如c1 字段在组合索引里面，select * 的sql 就走不了skip scan

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE f2 = 40\G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t1
  partitions: NULL
     type: ALL
possible_keys: NULL
     key: NULL
   key_len: NULL
     ref: NULL
     rows: 160
   filtered: 10.00
    Extra: Using where
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

2.sql 中不能带 group by或者distinct 语法

mysql> EXPLAIN SELECT distinct f1 FROM t1 WHERE f2 = 40\G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t1
  partitions: NULL
     type: range
possible_keys: PRIMARY
     key: PRIMARY
   key_len: 8
     ref: NULL
     rows: 3
   filtered: 100.00
    Extra: Using where; Using index for group-by
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

3.Skip scan仅支持单表查询，多表关联是无法使用该特性。

4.对于组合索引 ([A_1, …, A_k,] B_1, …, B_m, C [, D_1, …, D_n])，A,D 可以为空，但是B ,C 字段不能为空。

需要强调的是数据库优化没有银弹。MySQL的优化器是基于成本来选择合适的执行计划，并不是所有的忽略最左前缀的条件查询，都能利用到 index skip scan。

举个例子：

mysql> CREATE TABLE `t3` 
( id int not null auto_increment PRIMARY KEY,  
`f1` int NOT NULL,  
`f2` int NOT NULL, 
`c1` int DEFAULT '0', 
key idx_f12(`f1`,`f2`,c1) ) 
ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
Query OK, 0 rows affected (0.24 sec)

mysql> insert into t3(f1,f2,c1) select f1,f2,c1 from t1;
Query OK, 320 rows affected (0.07 sec)
Records: 320 Duplicates: 0 Warnings: 0

数据量增加一倍到320行记录，此时查询 f2=40 也没有利用index skip scan

mysql> explain select f2 from t3 where f2=40 \G
*************************** 1. row ***************************
      id: 1
 select_type: SIMPLE
    table: t3
  partitions: NULL
     type: index
possible_keys: idx_f12
     key: idx_f12
   key_len: 13
     ref: NULL
     rows: 320
   filtered: 10.00
    Extra: Using where; Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

-The End-

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