MySql索引下推知识分享

作者：刘邓忠

Mysql 是大家最常用的数据库，下面为大家带来 mysql 索引下推知识点的分享，以便巩固 mysql 基础知识，如有错误，还请各位大佬们指正。

1 什么是索引下推

索引下推 (Index Condition Pushdown，索引条件下推，简称 ICP)，是 MySQL5.6 版本的新特性，它可以在对联合索引遍历过程中，对索引中包含的所有字段先做判断，过滤掉不符合条件的记录之后再回表，能有效的减少回表次数（目前我们使用的 mysql 版本较高，一般大家可能感觉这是正常的，但是 mysql5.6 之前都不是这样实现的，下面会细细道来）。

1.1 适用条件

我们先来了解一下索引下推的使用条件及限制：

• 只支持 select。
• 当需要访问全表时，ICP 用于 range，ref，eq_ref 和 ref_or_null 访问类型。
• ICP 可用于 InnoDB 和 MyISAM 表，包括分区的 InnoDB 和 MyISAM 表。（5.6 版本不适用分区表查询，5.7 版本后可以用于分区表查询）。
• 对于 InnDB 引擎只适用于二级索引（也叫辅助索引），因为 InnDB 的聚簇索引会将整行数据读到 InnDB 的缓冲区，这样一来索引条件下推的主要目的减少 IO 次数就失去了意义。因为数据已经在内存中了，不再需要去读取了。
• 在虚拟生成列上创建的辅助索引不支持 ICP（注：InnoDB 支持虚拟生成列的辅助索引）。
• 使用了子查询的条件无法下推。
• 使用存储过程或函数的条件无法下推（因为因为存储引擎没有调用存储过程或函数的能力）。
• 触发条件无法下推。（有关触发条件的信息，请参阅官方资料：Section 8.2.2.3, “Optimizing Subqueries with the EXISTS Strategy”.。）

1.2 原理介绍

首先，我们大致回顾下 mysql 的基本架构：

MySQL 基本的架构示例图

MySQL 服务层主要负责 SQL 语法解析、生成执行计划等，并调用存储引擎层去执行数据的存储和查询。
索引下推的下推其含义就是指将部分上层（服务层）负责的事情，交给了下层（引擎层）去处理。
在 MySql 5.6 版本之前没有索引下推这个功能，从 5.6 版本后才加上了这个优化项。我们先简单对比一下使用和未使用 ICP 两种情况下，MySql 的查询过程吧。

1) 未使用 ICP 的情况下：

- 存储引擎读取索引记录；
- 根据索引中的主键值，定位并读取完整的行记录；
- 存储引擎把记录交给 Server 层去检测该记录是否满足 WHERE 条件。

2) 使用 ICP 的情况下：

- 存储引擎读取索引记录（不是完整的行记录）；
- 判断 WHERE 条件部分能否用索引中的列来做检查，条件不满足，则处理下一行索引记录；
- 条件满足，使用索引中的主键去定位并读取完整的行记录（就是所谓的回表）；
- 存储引擎把记录交给 Server 层，Server 层检测该记录是否满足 WHERE 条件的其余部分。

2 具体示例

上面介绍了基本原理，下面使用示例，带大家更直观的进行理解（注：以下示例基于 InnoDB 存储引擎。）
首先，我们新建一张用户表（jxc_user），设置 id 为主键索引，并创建联合索引（name, age）。
 

我们先看一下该表主键索引的大致结构示例：

主键索引结构示例图

然后我们再看一下该表联合索引的大致结构示例：

联合索引结构示例图

如果现在有一个需求，要求检索出表中名字第一个字是张，而且年龄等于 10 岁的所有用户。示例 SQL 语句如下：

 select id,name,age,tel,addr from jxc_user where name like '张%' and age=10;

根据索引最左匹配原则，上面这个 sql 语句在查索引树的时候，只能用 “张”，查到第一个满足条件的记录：id 为 1。
那接下来我们具体看一下 使用与未使用 ICP 的情况。

2.1 未使用 ICP 的情况

在 MySQL 5.6 之前，存储引擎根据联合索引先找到 name like ‘张 %’ 的主键 id（1、4），再逐一进行回表扫描，去聚簇索引找到完整的行记录，返回 server 层，server 层拿到数据后，再根据条件 age=10 对拿到的数据进行筛选。大致的示意图如下：

从上图，可以看到需要回表两次，存储引擎并不会去按照 age=10 进行过滤，相当于联合索引的另一个字段 age 在存储引擎层没有发挥作用，比较浪费。

2.2 使用 ICP 的情况

而 MySQL 5.6 以后， 存储引擎会根据（name，age）联合索引，找到 name like ‘张 %’，由于联合索引中包含 age 列，所以存储引擎直接再联合索引里按照条件 age=10 进行过滤，然后根据过滤后的数据再依次进行回表扫描。大致的示意图如下：

从上图，可以看到只是 id=1 的数据，回表了一次。

除此之外我们还可以看一下执行计划，看到 Extra 一列里 Using index condition，就是用到了索引下推。

3 控制参数

Mysql 索引下推功能默认是开启的，可以用系统参数 optimizer_switch 来控制是否开启。
查看状态命令：
select @@optimizer_switch;

关闭命令：set optimizer_switch=”index_condition_pushdown=off”;
开启命令：set optimizer_switch=”index_condition_pushdown=on”;

4 总结

回表操作：当所要查找的字段不在非主键索引树上时，需要通过叶子节点的主键值去主键索引上获取对应的行数据，这个过程称为回表操作。
索引下推：索引下推主要是减少了不必要的回表操作。对于查找出来的数据，先过滤掉不符合条件的，其余的再去主键索引树上查找。

5 参考文献

• https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/index-condition-pushdown-optimization.html
• http://mysql.taobao.org/monthly/2015/12/08/