mysql中如何查看优化器优化后的执行计划

在开始演示之前，我们先介绍下两个概念。

概念一，数据的可选择性基数，也就是常说的cardinality值。

查询优化器在生成各种执行计划之前，得先从统计信息中取得相关数据，这样才能估算每步 *** 作所涉及到的记录数，而这个相关数据就是cardinality。简单来说，就是每个值在每个字段中的唯一值分布状态。

比如表t1有100行记录，其中一列为f1。f1中唯一值的个数可以是100个，也可以是1个，当然也可以是1到100之间的任何一个数字。这里唯一值越的多少，就是这个列的可选择基数。

那看到这里我们就明白了，为什么要在基数高的字段上建立索引，而基数低的的字段建立索引反而没有全表扫描来的快。当然这个只是一方面，至于更深入的探讨就不在我这篇探讨的范围了。

概念二，关于HINT的使用。

这里我来说下HINT是什么，在什么时候用。

HINT简单来说就是在某些特定的场景下人工协助MySQL优化器的工作，使她生成最优的执行计划。一般来说，优化器的执行计划都是最优化的，不过在某些特定场景下，执行计划可能不是最优化。

比如：表t1经过大量的频繁更新 *** 作，（UPDATE,DELETE,INSERT），cardinality已经很不准确了，这时候刚好执行了一条SQL，那么有可能这条SQL的执行计划就不是最优的。为什么说有可能呢？

来看下具体演示

譬如，以下两条SQL，

A：

select * from t1 where f1 = 20

B：

select * from t1 where f1 = 30

如果f1的值刚好频繁更新的值为30，并且没有达到MySQL自动更新cardinality值的临界值或者说用户设置了手动更新又或者用户减少了sample page等等，那么对这两条语句来说，可能不准确的就是B了。

这里顺带说下，MySQL提供了自动更新和手动更新表cardinality值的方法，因篇幅有限，需要的可以查阅手册。

那回到正题上，MySQL 8.0 带来了几个HINT，我今天就举个index_merge的例子。

示例表结构：

mysql>desc t1+------------+--------------+------+-----+---------+----------------+| Field      | Type         | Null | Key | Default | Extra          |+------------+--------------+------+-----+---------+----------------+| id         | int(11)      | NO   | PRI | NULL    | auto_increment || rank1      | int(11)      | YES  | MUL | NULL    |                || rank2      | int(11)      | YES  | MUL | NULL    |                || log_time   | datetime     | YES  | MUL | NULL    |                || prefix_uid | varchar(100) | YES  |     | NULL    |                || desc1      | text         | YES  |     | NULL    |                || rank3      | int(11)      | YES  | MUL | NULL    |                |+------------+--------------+------+-----+---------+----------------+7 rows in set (0.00 sec)

表记录数：

mysql>select count(*) from t1+----------+| count(*) |+----------+|    32768 |+----------+1 row in set (0.01 sec)

这里我们两条经典的SQL：

SQL C：

select * from t1 where rank1 = 1 or rank2 = 2 or rank3 = 2

SQL D：

select * from t1 where rank1 =100  and rank2 =100  and rank3 =100

表t1实际上在rank1,rank2,rank3三列上分别有一个二级索引。

那我们来看SQL C的查询计划。

显然，没有用到任何索引，扫描的行数为32034，cost为3243.65。

mysql>explain  format=json select * from t1  where rank1 =1 or rank2 = 2 or rank3 = 2\G*************************** 1. row ***************************EXPLAIN: {  "query_block": {    "select_id": 1,    "cost_info": {      "query_cost": "3243.65"    },    "table": {      "table_name": "t1",      "access_type": "ALL",      "possible_keys": [        "idx_rank1",        "idx_rank2",        "idx_rank3"      ],      "rows_examined_per_scan": 32034,      "rows_produced_per_join": 115,      "filtered": "0.36",      "cost_info": {        "read_cost": "3232.07",        "eval_cost": "11.58",        "prefix_cost": "3243.65",        "data_read_per_join": "49K"      },      "used_columns": [        "id",        "rank1",        "rank2",        "log_time",        "prefix_uid",        "desc1",        "rank3"      ],      "attached_condition": "((`ytt`.`t1`.`rank1` = 1) or (`ytt`.`t1`.`rank2` = 2) or (`ytt`.`t1`.`rank3` = 2))"    }  }}1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

我们加上hint给相同的查询，再次看看查询计划。

这个时候用到了index_merge,union了三个列。扫描的行数为1103，cost为441.09，明显比之前的快了好几倍。

mysql>explain  format=json select /*+ index_merge(t1) */ * from t1  where rank1 =1 or rank2 = 2 or rank3 = 2\G*************************** 1. row ***************************EXPLAIN: {  "query_block": {    "select_id": 1,    "cost_info": {      "query_cost": "441.09"    },    "table": {      "table_name": "t1",      "access_type": "index_merge",      "possible_keys": [        "idx_rank1",        "idx_rank2",        "idx_rank3"      ],      "key": "union(idx_rank1,idx_rank2,idx_rank3)",      "key_length": "5,5,5",      "rows_examined_per_scan": 1103,      "rows_produced_per_join": 1103,      "filtered": "100.00",      "cost_info": {        "read_cost": "330.79",        "eval_cost": "110.30",        "prefix_cost": "441.09",        "data_read_per_join": "473K"      },      "used_columns": [        "id",        "rank1",        "rank2",        "log_time",        "prefix_uid",        "desc1",        "rank3"      ],      "attached_condition": "((`ytt`.`t1`.`rank1` = 1) or (`ytt`.`t1`.`rank2` = 2) or (`ytt`.`t1`.`rank3` = 2))"    }  }}1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

我们再看下SQL D的计划：

不加HINT，

mysql>explain format=json select * from t1 where rank1 =100 and rank2 =100 and rank3 =100\G*************************** 1. row ***************************EXPLAIN: {  "query_block": {    "select_id": 1,    "cost_info": {      "query_cost": "534.34"    },    "table": {      "table_name": "t1",      "access_type": "ref",      "possible_keys": [        "idx_rank1",        "idx_rank2",        "idx_rank3"      ],      "key": "idx_rank1",      "used_key_parts": [        "rank1"      ],      "key_length": "5",      "ref": [        "const"      ],      "rows_examined_per_scan": 555,      "rows_produced_per_join": 0,      "filtered": "0.07",      "cost_info": {        "read_cost": "478.84",        "eval_cost": "0.04",        "prefix_cost": "534.34",        "data_read_per_join": "176"      },      "used_columns": [        "id",        "rank1",        "rank2",        "log_time",        "prefix_uid",        "desc1",        "rank3"      ],      "attached_condition": "((`ytt`.`t1`.`rank3` = 100) and (`ytt`.`t1`.`rank2` = 100))"    }  }}1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

加了HINT，

mysql>explain format=json select /*+ index_merge(t1)*/ * from t1 where rank1 =100 and rank2 =100 and rank3 =100\G*************************** 1. row ***************************EXPLAIN: {  "query_block": {    "select_id": 1,    "cost_info": {      "query_cost": "5.23"    },    "table": {      "table_name": "t1",      "access_type": "index_merge",      "possible_keys": [        "idx_rank1",        "idx_rank2",        "idx_rank3"      ],      "key": "intersect(idx_rank1,idx_rank2,idx_rank3)",      "key_length": "5,5,5",      "rows_examined_per_scan": 1,      "rows_produced_per_join": 1,      "filtered": "100.00",      "cost_info": {        "read_cost": "5.13",        "eval_cost": "0.10",        "prefix_cost": "5.23",        "data_read_per_join": "440"      },      "used_columns": [        "id",        "rank1",        "rank2",        "log_time",        "prefix_uid",        "desc1",        "rank3"      ],      "attached_condition": "((`ytt`.`t1`.`rank3` = 100) and (`ytt`.`t1`.`rank2` = 100) and (`ytt`.`t1`.`rank1` = 100))"    }  }}1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

对比下以上两个，加了HINT的比不加HINT的cost小了100倍。

总结下，就是说表的cardinality值影响这张的查询计划，如果这个值没有正常更新的话，就需要手工加HINT了。相信MySQL未来的版本会带来更多的HINT。

SELECT

o1.order_id,

MAX(o1.subtotal) AS 订单总金额,

SUM(o2.cost) AS 订单明细合计

FROM

`order` o1 JOIN order_details o2 ON (o1.order_id = o2.order_id)

GROUP BY

o1.order_id

HAVING

MAX(o1.subtotal) <>SUM(o2.cost)

如果查询缓存没有命中，那么SQL请求会进入分析器，分析器是用来分辨SQL语句的执行目的，其执行过程大致分为两步：

表1 语法分析关键字然后再通过语法规则解析，判断输入的SQL 语句是否满足MySQL语法，并且生成图5的语法树。由SQL语句生成的四个单词中，识别出两个关键字，分别是select 和from。根据MySQL的语法Select 和 from之间对应的是fields 字段，下面应该挂接username；在from后面跟随的是Tables字段，其下挂接的是userinfo。

优化器的作用是对SQL进行优化，生成最有的执行方案。如图6所示，前面提到的SQL解析器通过语法分析和语法规则生成了SQL语法树。这个语法树作为优化器的输入，而优化器（黄色的部分）包含了逻辑变换和代价优化两部分的内容。在优化完成以后会生成SQL执行计划作为整个优化过程的输出，交给执行器在存储引擎上执行。

所处的位置如上图所示，这节的重点在优化器中的逻辑变换和代价优化上。

逻辑变换也就是在关系代数基础上进行变换，其目的是为了化简，同时保证SQL变化前后的结果一致，也就是逻辑变化并不会带来结果集的变化。其主要包括以下几个方面：

这样讲概念或许有些抽象，通过图7 来看看逻辑变化如何在SQL中执行的吧。

如图7所示，从上往下共有4个步骤：

1. 针对存在的SQL语句，首先通过“否定消除”，去掉条件判断中的“NOT”。语句由原来的“or”转换成“and”，并且大于小于符号进行变号。蓝色部分为修改前的SQL，红色是修改以后的SQL。2. 等值传递，这一步很好理解分别降”t2.a=9” 和”t2.b=5”分别替换掉SQL中对应的值。3. 接下来就是常量表达式计算，将“5+7”计算得到“12”。4. 最后是常量表达式计算后的化简，将”9<=10”化简为”true”带入到最终的SQL表达式中完成优化。

代价优化是用来确定每个表，根据条件是否应用索引，应用哪个索引和确定多表连接的顺序等问题。为了完成代价优化，需要找到一个代价最小的方案。因此，优化器是通过基于代价的计算方法来决定如何执行查询的（Cost-based Optimization）。简化的过程如下：

这里将配置 *** 作的代价分为MySQL 服务层和MySQL 引擎层，MySQL 服务层主要是定义CPU的代价，而MySQL 引擎层主要定义IO代价。MySQL 5.7 引入了两个系统表mysql.server_cost和mysql.engine_cost来分别配置这两个层的代价。如下：MySQL 服务层代价保存在表server_cost中，其具体内容如下：

由上可以看出创建临时表的代价是很高的，尤其是内部的myisam或innodb临时表。MySQL 引擎层代价保存在表engine_cost中，其具体内容如下：

目前io_block_read_cost和memory_block_read_cost默认值均为1，实际生产中建议酌情调大memory_block_read_cost，特别是对普通硬盘的场景。MySQL会根据SQL查询生成的查询计划中对应的 *** 作从上面两张代价表中查找对应的代价值，并且进行累加形成最终执行SQL计划的代价。再将多种可能的执行计划进行比较，选取最小代价的计划执行。

当分析器生成查询计划，并且经过优化器以后，就到了执行器。执行器会选择执行计划开始执行，但在执行之前会校验请求用户是否拥有查询的权限，如果没有权限，就会返回错误信息，否则将会去调用MySQL引擎层的接口，执行对应的SQL语句并且返回结果。例如SQL：“SELECT * FROM userinfo WHERE username = 'Tom'“假设 “username“ 字段没有设置索引，就会调用存储引擎从第一条开始查，如果碰到了用户名字是” Tom“， 就将结果集返回，没有查找到就查看下一行，重复上一步的 *** 作，直到读完整个表或者找到对应的记录。需要注意SQL语句的执行顺序并不是按照书写顺序来的，顺序的定义会在分析器中做好，一般是按照如下顺序：

如果命中的记录比较多，应用会从MySql Server一批批获取数据

本文从MySQL中SQL语句的执行过程作为切入点，首先介绍了查询请求的执行流程，其中将MySQL的处理分为MySQL Server层和MySQL存储引擎层。通过介绍SQL语句的流转，引出了后面要介绍的5大组件，他们分别是：连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器。后面的内容中对每个组件进行了详细的介绍。连接器，负责身份认证和权限鉴别；查询缓存，将查询的结果集进行缓存，提高查询效率；分析器，对SQL语句执行语法分析和语法规则，生成语法树和执行计划；优化器，包括逻辑变换和代价优化；执行器，在检查用户权限以后对数据进行逐条查询，整个过程遵守SQL语句的执行顺序。

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