小白学习MySQL - 降序索引的功能和作用

2022-09-28 12:45:19 浏览数 (1)

Oracle很久前的版本就支持降序索引的功能,MySQL是从8.0才开始支持。

MySQL 5.7中,我们创建了一张测试表t1,包含两个字段c1和c2,插入一些数据,如下所示,

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mysql> create table t1(c1 varchar(1), c2 int);
Query OK, 0 rows affected (0.32 sec)


mysql> insert into t1 values('a',1),('c',3),('b',2),('a',5);
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0


mysql> select * from t1;
 ------ ------ 
| c1   | c2   |
 ------ ------ 
|  a   |    1 |
|  c   |    3 |
|  b   |    2 |
|  a   |    5 |
 ------ ------ 
4 rows in set (0.00 sec)

如果我们创建这样一个复合索引(c1, c2),其中c1和c2默认升序排列,

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mysql> create index idx_t1_01 on t1(c1, c2);
Query OK, 0 rows affected (0.27 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

执行这条SQL,因为c1和c2在索引中是有序排列的,而且默认升序,可以看到用到了这个索引,不需要回表,

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mysql> desc select * from t1 order by c1, c2;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| 1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 11      | NULL |    4 |   100.00 | Using index |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

如果执行这条,即按照c1和c2的降序检索,同样用到了索引,

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mysql> desc select * from t1 order by c1 desc, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| 1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 11      | NULL |    4 |   100.00 | Using index |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

但是参考MySQL官方文章《MySQL 8.0 Labs - Descending Indexes in MySQL》的经验,虽然MySQL 5.7的优化器可以降序遍历升序索引,但这是需要成本代价的,正序访问可能会比降序访问的效率高15%左右。

https://dev.mysql.com/blog-archive/mysql-8-0-labs-descending-indexes-in-mysql/

再进一步,如果执行这条SQL,c1按照升序,c2按照降序,此时除了用到索引外,还用到了filesort,原因就是复合索引中c1和c2都是升序排列,但是执行的SQL中c1按照升序,c2按照降序,两者相悖,因此,会多了对c2做降序排列的操作,

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mysql> desc select * from t1 order by c1, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 11      | NULL |    4 |   100.00 | Using index; Using filesort |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

如果是Oracle,我们可能会想到,可以在创建索引的时候,指定字段的顺序,如下所示,c1按照升序,c2按照降序,

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mysql> drop index idx_t1_01 on t1;
Query OK, 0 rows affected (0.22 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0


mysql> create index idx_t1_01 on t1(c1, c2 desc);
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

再执行SQL,我们发现,还是按照刚才的执行计划,

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mysql> desc select * from t1 order by c1, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 11      | NULL |    4 |   100.00 | Using index; Using filesort |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

究其原因,MySQL 8.0之前,不支持"降序索引",这点可以从表定义中看到,虽然我们创建索引的时候,明确指出c2按照降序创建的,但是如下定义语句中,c2没带desc,说明还是默认升序排列,

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mysql> show create table t1;
 ------- ---------------------------------- 
| Table | Create Table                     |
 ------- ---------------------------------- 
| t1    | CREATE TABLE `t1` (
  `c1` varchar(1) DEFAULT NULL,
  `c2` int(11) DEFAULT NULL,
  KEY `idx_t1_01` (`c1`,`c2`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 |
 ------- ---------------------------------- 
1 row in set (0.00 sec)

如果我们使用MySQL 8.0(InnoDB),就会看到一些不同的现象,如下所示,我们创建(c1, c2)的复合索引,执行SQL效果和5.7相同,

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bisal@mysqldb 18:41:  [test]> create index idx_t1_01 on t1(c1, c2);
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0


bisal@mysqldb 18:41:  [test]> desc select * from t1 order by c1, c2;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 12      | NULL |    3 |   100.00 | Using index |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

如果按照c1和c2降序进行检索,我们看到,这时显示的是"Backward index scan",

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bisal@mysqldb 18:43:  [test]> desc select * from t1 order by c1 desc, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ---------------------------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                            |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ---------------------------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 12      | NULL |    3 |   100.00 | Backward index scan; Using index |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ---------------------------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

我们知道,对于普通的升序索引,从根节点到叶子节点是升序排列的,所有索引节点从左到右也是升序排列的,但是如果要得到升序索引排在后面的数据(例如主键id字段,默认升序,select * from test where id < 1000 order by id desc),就需要对这个索引逆向查找,就使用了backward index scan,这就是基于双向链表的机制。

同样,为了做对比,如果c1按照升序,c2按照降序,执行的SQL,还是用到filesort,

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bisal@mysqldb 18:41:  [test]> desc select * from t1 order by c1, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 12      | NULL |    3 |   100.00 | Using index; Using filesort |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ----------------------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

重点来了,如果创建一个c1按照升序,c2按照降序的复合索引,

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bisal@mysqldb 18:41:  [test]> create index idx_t1_01 on t1(c1, c2 desc);
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

此时执行这条SQL,是可以用到这个索引的,因为从根节点到叶子节点,索引节点从左到右,c1都是按照升序排列,c2都是按照降序排列,和检索条件的顺序是完全一致的,

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bisal@mysqldb 18:42:  [test]> desc select * from t1 order by c1, c2 desc;
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | idx_t1_01 | 12      | NULL |    3 |   100.00 | Using index |
 ---- ------------- ------- ------------ ------- --------------- ----------- --------- ------ ------ ---------- ------------- 
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

从他的定义中,我们可以看到,索引种c2列是按照降序定义的,这就是和5.7的区别,

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bisal@mysqldb 17:46:  [test]> show create table t1G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
  `c1` varchar(1) DEFAULT NULL,
  `c2` int DEFAULT NULL,
  KEY `idx_t1_01` (`c1`,`c2` DESC)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci
1 row in set (0.00 sec)

由于支持了索引中的降序存储,就可以完全利用索引的有序性,避免额外的排序,达到快速检索数据,提升检索效率的目的。

但是需要注意的是,由于引入了降序索引,MySQL 8.0之前支持的group by子句默认隐式排序的功能,不再支持了,因此对结果集有排序的需求,就需要显式执行order by。如果熟悉Oracle的朋友,可能知道从9i升级到更高版本时,同样会碰到group by默认不排序的功能改变,相应地,很可能需要应用配合改造,具体可参考《Oracle不同版本group by的变化》。

虽然MySQL 8.0开始支持降序索引了,但是,选择什么类型的索引,还是要根据实际的业务场景来决策,例如有(c1, c2 desc)这种需求,适当地创建降序索引是有帮助的,如果绝大多数场景都是(c1, c2),这就很可能产生负面影响,因此,降序索引只是为了优化提供了一种选择,究竟选择什么,还是要结合实际的场景来综合考量,从MySQL对降序索引的支持,能看出他的设计,其实也是与时俱进的。

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