MySQL8.0之跳跃范围扫描

简介

跳跃范围扫描是MySQL在8.0.13版本新增长的用于提升性能的新特性，跳跃范围扫描可使之前部分没法使用到联合索引的SQL利用联合索引进行查询，而且能够更高效的利用联合索引，这对于使用MySQL联合索引进行查询的应用意义重大。

环境信息

• MySQL版本：8.0.15
• 操做系统版本：redhat-7.4

跳跃范围扫描

经过一个示例来解释跳跃范围扫描：

CREATE TABLE t1 (f1 INT NOT NULL, f2 INT NOT NULL, PRIMARY KEY(f1, f2));
INSERT INTO t1 VALUES(1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5),(2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5);
INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 5 FROM t1;
INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 10 FROM t1;
INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 20 FROM t1;
INSERT INTO t1 SELECT f1, f2 + 40 FROM t1;
ANALYZE TABLE t1;
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)


mysql> select version();
+-----------+
| version() |
+-----------+
| 8.0.15 |
+-----------+
1 row in set (0.00 sec)
复制代码

在这个示例中，SELECT f1,f2 FROM t1 WHERE f2>40在8.0.13版本以前是经过索引全扫描的方式来获取最终的结果集，由于SELECT查询的字段所有都是索引的组成部分。MySQL经过索引全扫描获取全部的行记录，而后经过f2 > 40这个条件过滤，最终筛选出结果集返回给客户端。

众所周知，索引范围扫描的效率确定是要高于索引全扫描的，在这个示例中，虽然查询条件是f2 > 40，属于范围查询，可是WHERE条件中不包含f1字段的的条件，因此没法使用索引范围扫描的方式过滤数据。在MySQL-8.0.13版本增长的跳跃范围扫描特性，就是针对相似的场景的优化，跳跃范围扫描在这个示例中实际是针对每个f1字段的值，进行了范围扫描，即进行了屡次范围扫描。 针对这个示例，具体的跳跃范围扫描过程以下：

1. 获取联合索引中第一个字段f1的第一个值：f1 = 1
2. 将获取到的值和WHERE条件中的f2的条件组合：f1 = 1 AND f2 > 40
3. 执行这个范围扫描查询
4. 获取联合索引中第一个字段f1的第二个值：f1 = 2
5. 将获取到的值和WHERE条件中的f2的条件组合：f1 = 2 AND f2 > 40
6. 执行这个范围扫描查询
7. 将两次范围扫描查询的结果合并返回给客户端

跳跃范围扫描实际就是将一些全扫描的场景拆分红多个范围扫描，利用范围扫描的效率高于全扫描的效率，最终实现提升SQL效率。 在这个示例中，比较有跳跃范围扫描特性的SQL执行计划以及没有跳跃范围扫描特性的SQL执行计划：

# 有跳跃范围扫描特性

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)

# 没有跳跃范围扫描特性
mysql> EXPLAIN SELECT f1, f2 FROM t1 WHERE f2 > 40\G 
 *************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t1
   partitions: NULL
         type: index
possible_keys: NULL
          key: PRIMARY
      key_len: 8
          ref: NULL
         rows: 160
     filtered: 33.33
        Extra: Using where; Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
复制代码

经过执行计划能够看到,有跳跃范围扫描特性的查询扫描的行数更少且过滤性更高。

使用限制以及场景

下面来讲说跳跃范围扫描使用一些限制以及场景：

• 表上至少存在一个联合索引([A_1,A_2...A_k],B_1,B_2...B_m,C,[,D_1,...,D_n])，其中A部分以及D部分能够为空，可是B和C部分不能为空。A_1,A_2..等表明字段值
• 只针对单表查询
• 查询中不包含GROUP BY或者DISTINCT
• SELECT查询的字段所有被包含在索引组成部分，即符合覆盖索引规范
• 前缀A_1,A_2...A_k部分必须是能够被相等的常量
• 字段C上必须是一个范围条件，大于或大于等于，小于或小于等于
• 容许在D字段上有过滤条件，可是必须和C上的范围条件一块儿使用

跳跃范围扫描默认是开启的，有两种方式能够关闭跳跃范围扫描特性：

• 经过修改optimizer_switcher变量值，默认MySQL是将optimizer_switcher中的skip_scan设置为on的，能够经过将skip_scan设置为off关闭跳跃范围扫描
• 经过Hint的方式关闭跳跃范围扫描特性：SELECT/*+ NO_SKIP_SCAN(t1 PRIMARY) */ f1, f2 FROM t1 WHERE f2 > 40;

对于使用了跳跃范围扫描特性的SQL，使用EXPLAIN查看其执行计划，能够看到：

• 在执行计划输出的Extra一栏中有：Using index for skip scan
• 在执行计划输出的possible_keys一栏中会显示可使用到的索引

总结

跳跃范围扫描是对使用MySQL联合索引查询的SQL意义重大，能在使SQL查询效率更高，可是并非使用到跳跃范围扫描就能表明SQL执行效率更高。在MySQL一些开发规范中，通常要求创建联合索引时将重复值少的字段放在联合索引前面，将重复值多的字段放在联合索引后面，方便SQL在使用联合索引时经过前面的字段快速过滤结果。可是在跳跃范围扫描特性中，是遍历前面字段的值，与后续字段的范围查询条件组合，进行范围扫描查询，那对于重复值少的字段会被拆分红多个范围扫描查询，在实际使用过程当中并不必定会比索引全扫描效率更高。

因此我的以为跳跃范围扫描适用于联合索引中前导列distinct值较少，后续字段选择过滤性又比较好的场景，能更好的发挥跳跃范围扫描的做用。