Mysql性能优化案例研究-覆盖索引和SQL_NO_CACHE

场景

产品中有一张图片表pics，数据量将近100万条，有一条相关的查询语句，由于执行频次较高，想针对此语句进行优化

表结构很简单，主要字段：

一个用户会有多条图片记录，现在有一个根据user_id建立的索引：uid，查询语句也很简单：取得某用户的图片集合：

优化前

执行查询语句（为了查看真实执行时间，强制不使用缓存，为了防止在测试时因为读取了缓存造成对时间上的差别）

执行了10次，平均耗时在40ms左右

使用explain进行分析：

使用了user_id的索引，并且是const常数查找，表示性能已经很好了

优化后

因为这个语句太简单，sql本身没有什么优化空间，就考虑了索引

修改索引结构，建立一个(user_id,picname,smallimg)的联合索引：uid_pic

重新执行10次，平均耗时降到了30ms左右

使用explain进行分析

看到使用的索引变成了刚刚建立的联合索引，并且Extra部分显示使用了'Using Index'

总结

‘Using Index'的意思是“覆盖索引”，它是使上面sql性能提升的关键

一个包含查询所需字段的索引称为“覆盖索引”

MySQL只需要通过索引就可以返回查询所需要的数据，而不必在查到索引之后进行回表操作，减少IO，提高了效率

例如上面的sql，查询条件是user_id，可以使用联合索引，要查询的字段是picname smallimg，这两个字段也在联合索引中，这就实现了“覆盖索引”，可以根据这个联合索引一次性完成查询工作，所以提升了性能。

扩展研究

一、Mysql缓存，SQL_NO_CACHE和SQL_CACHE 的区别

上边在进行测试的时候，为了防止读取缓存造成对实验结果的影响使用到了SQL_NO_CACHE这个功能，对于SQL_NO_CACHE的介绍官网如下：

当我们想用SQL_NO_CACHE来禁止结果缓存时发现结果和我们的预期不一样，查询执行的结果仍然是缓存后的结果。其实，SQL_NO_CACHE的真正作用是禁止缓存查询结果，但并不意味着cache不作为结果返回给query。

在说白点就是，不是本次查询不使用缓存，而是本次查询结果不做为下次查询的缓存。

还有就是，mysql本身是有对sql语句缓存的机制的，合理设置我们的mysql缓存可以降低数据库的io资源，因此，这里我们有必要再看一下如何控制这个比较安逸的功能。

看图如下：

其中各项的含义为：

1、have_query_cache
是否支持查询缓存区 “YES”表是支持查询缓存区

2、query_cache_limit
可缓存的Select查询结果的最大值 1048576 byte /1024 = 1024kB 即最大可缓存的select查询结果必须小于 1024KB

3、query_cache_min_res_unit
每次给query cache结果分配内存的大小 默认是 4096 byte 也即 4kB

4、query_cache_size
如果你希望禁用查询缓存，设置 query_cache_size=0。禁用了查询缓存，将没有明显的开销

5、query_cache_type
查询缓存的方式(默认是 ON)

1、完整查询的过程如下

当查询进行的时候，Mysql把查询结果保存在qurey cache中，但是有时候要保存的结果比较大，超过了query_cache_min_res_unit的值 ，这时候mysql将一边检索结果，一边进行慢慢保存结果，所以，有时候并不是把所有结果全部得到后再进行一次性保存，而是每次分配一块query_cache_min_res_unit 大小的内存空间保存结果集，使用完后，接着再分配一个这样的块，如果还不不够，接着再分配一个块，依此类推，也就是说，有可能在一次查询中，mysql要进行多次内存分配的操作，而我们应该知道，频繁操作内存都是要耗费时间的。

2、内存碎片的产生

当一块分配的内存没有完全使用时，MySQL会把这块内存Trim掉，把没有使用的那部分归还以重复利用。比如，第一次分配4KB,只用了3KB，剩1KB，第二次连续操作，分配4KB，用了2KB，剩2KB，这两次连续操作共剩下的1KB+2KB=3KB，不足以做个一个内存单元分配，这时候，内存碎片便产生了。

3.内存块的概念

先看下这个：

Qcache_total_blocks 表示所有的块

Qcache_free_blocks 表示未使用的块
这个值比较大，那意味着，内存碎片比较多，用flush query cache清理后，为被使用的块其值应该为1或0 ，因为这时候所有的内存都做为一个连续的快在一起了.

Qcache_free_memory 表示查询缓存区现在还有多少的可用内存
Qcache_hits 表示查询缓存区的命中个数，也就是直接从查询缓存区作出响应处理的查询个数
Qcache_inserts 表示查询缓存区此前总过缓存过多少条查询命令的结果
Qcache_lowmem_prunes 表示查询缓存区已满而从其中溢出和删除的查询结果的个数
Qcache_not_cached 表示没有进入查询缓存区的查询命令个数
Qcache_queries_in_cache 查询缓存区当前缓存着多少条查询命令的结果

优化提示：

如果Qcache_lowmem_prunes 值比较大，表示查询缓存区大小设置太小，需要增大。
如果Qcache_free_blocks 较多，表示内存碎片较多，需要清理，flush query cache

关于query_cache_min_res_unit大小的调优，书中给出了一个计算公式，可以供调优设置参考：

还要注意一点的是，FLUSH QUERY CACHE 命令可以用来整理查询缓存区的碎片，改善内存使用状况，但不会清理查询缓存区的内容，这个要和RESET QUERY CACHE相区别，不要混淆，后者才是清除查询缓存区中的所有的内容。
可以在 SELECT 语句中指定查询缓存的选项，对于那些肯定要实时的从表中获取数据的查询，或者对于那些一天只执行一次的查询，我们都可以指定不进行查询缓存，使用 SQL_NO_CACHE 选项。
对于那些变化不频繁的表，查询操作很固定，我们可以将该查询操作缓存起来，这样每次执行的时候不实际访问表和执行查询，只是从缓存获得结果，可以有效地改善查询的性能，使用 SQL_CACHE 选项。
下面是使用 SQL_NO_CACHE 和 SQL_CACHE 的例子：

注意：查询缓存的使用还需要配合相应得服务器参数的设置。

二、覆盖索引（偷懒整理一下，来自百度百科）

理解方式一：就是select的数据列只用从索引中就能够取得，不必读取数据行，换句话说查询列要被所建的索引覆盖。
理解方式二：索引是高效找到行的一个方法，但是一般数据库也能使用索引找到一个列的数据，因此它不必读取整个行。毕竟索引叶子节点存储了它们索引的数据；当能通过读取索引就可以得到想要的数据，那就不需要读取行了。一个索引包含了（或覆盖了）满足查询结果的数据就叫做覆盖索引。
理解方式三：是非聚集复合索引的一种形式，它包括在查询里的Select、Join和Where子句用到的所有列（即建索引的字段正好是覆盖查询条件中所涉及的字段，也即，索引包含了查询正在查找的数据）。

作用：

如果你想要通过索引覆盖select多列，那么需要给需要的列建立一个多列索引，当然如果带查询条件，where条件要求满足最左前缀原则。

Innodb的辅助索引叶子节点包含的是主键列，所以主键一定是被索引覆盖的。

（1）例如，在sakila的inventory表中，有一个组合索引(store_id,film_id)，对于只需要访问这两列的查 询，MySQL就可以使用索引，如下：

（2）再比如说在文章系统里分页显示的时候，一般的查询是这样的：

通常这样的查询会把索引建在created字段（其中id是主键），不过当LIMIT偏移很大时，查询效率仍然很低，改变一下查询：

此时，建立复合索引”created, id”（只要建立created索引就可以吧，Innodb是会在辅助索引里面存储主键值的），就可以在子查询里利用上Covering Index，快速定位id，查询效率嗷嗷的

注：本文是参考《Mysql性能优化案例 - 覆盖索引》 的一篇文章借题发挥，参考了原文的知识点，自己做了一点的发挥和研究，原文被多次转载，不知作者何许人也，也不知出处在哪个，如需原文请自行搜索。