MySQL Join算法与调优白皮书（三）

Batched Key Access Join

Index Nested-Loop Join虽好，但是通过辅助索引进行链接后需要回表，这里需要大量的随机I/O操作。若能优化随机I/O，那么就能极大的提升Join的性能。为此，MySQL 5.6推出了Batched Key Access Join，该算法通过常见的空间换时间，随机I/O转顺序I/O，以此来极大的提升Join的性能。

MRR

在说明Batched Key Access Join前，首先介绍下MySQL 5.6的新特性mrr——multi range read。这个特性根据rowid顺序地，批量地读取记录，从而提升数据库的整体性能。看下面的SQL语句的执行计划：

mysql> explain select * from orders

-> where o_orderdate >= '1993-08-01'

-> and o_orderdate < date_add( '1993-08-01' ,interval '3' month)\G

*************************** 1. row ***************************

id: 1

select_type: SIMPLE

table: orders

partitions: NULL

type: range

possible_keys: i_o_orderdate

key: i_o_orderdate

key_len: 4

ref: NULL

rows: 143210

filtered: 100.00

Extra: Using index condition

1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

上述的SQL语句需要根据辅助索引i_o_orderdate进行查询，但是由于要求得到的是表中所有的列，因此需要回表进行读取。而这里就可能伴随着大量的随机I/O。这个过程如下图所示：





而mrr的优化在于，并不是每次通过辅助索引读取到数据就回表去取记录，而是将其rowid给缓存起来，然后对rowid进行排序后，再去访问记录，这样就能将随机I/O转化为顺序I/O，从而大幅地提升性能。这个过程如下所示：





从上图可以发现mrr通过一个额外的内存来对rowid进行排序，然后再顺序地，批量地访问表。这个进行rowid排序的内存大小由参数read_rnd_buffer_size控制，默认256K。

要开启mrr还有一个比较重的参数是在变量optimizer_switch中的mrr和mrr_cost_based选项。mrr选项默认为on，mrr_cost_based选项默认为off。mrr_cost_based选项表示通过基于成本的算法来确定是否需要开启mrr特性。然而，在MySQL当前版本中，基于成本的算法过于保守，导致大部分情况下优化器都不会选择mrr特性。为了确保优化器使用mrr特性，请执行下面的SQL语句：

mysql>set optimizer_switch='mrr=on,mrr_cost_based=off';

同样执行前面的SQL语句，可以发现这时优化的执行计划为：

mysql> explain select * from orders where

-> o_orderdate >= '1993-08-01'

-> and o_orderdate < date_add('1993-08-01' ,interval '3' month)\G

*************************** 1. row***************************

id: 1

select_type: SIMPLE

table: orders

partitions: NULL

type: range

possible_keys: i_o_orderdate

key: i_o_orderdate

key_len: 4

ref: NULL

rows: 143210

filtered: 100.00

Extra: Using index condition; Using MRR

1row in set, 1 warning (0.00 sec)

最后来对比一下关闭和开启mrr特性后上述SQL的执行时间：





在讲述完mrr特性后，再来看BKA Join就非常清晰明了了。通过mrr特性优化Join的回表操作，从而提升Join的性能。这时BKA Join的整个过程如下所示：





然而，这么好的特性，却是在MySQL中默认关闭的！！！这可能是导致用户认为MySQL Join性能比较差的一个原因。若要使用BKA Join，务必执行下列的SQL语句：

mysql> SET optimizer_switch='mrr=on,mrr_cost_based=off,batched_key_access=on';

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

若开启了BKA Join，则通过EXPLAIN命令，可以发现优化器的执行结果选项会有Using join buffer (Batched Key Access)的提示，如：

mysql> explain SELECT

-> COUNT(*)

-> FROM

-> part,

-> lineitem

-> WHERE

-> l_partkey， = p_partkey

-> AND p_retailprice > 2050 AND p_size < 100

-> AND l_discount > 0.04\G

*************************** 1. row ***************************

id: 1

select_type: SIMPLE

table: part

partitions: NULL

type: ALL

possible_keys: PRIMARY

key: NULL

key_len: NULL

ref: NULL

rows: 196810

filtered: 11.11

Extra: Using where

*************************** 2. row ***************************

id: 1

select_type: SIMPLE

table: lineitem

partitions: NULL

type: ref

possible_keys: i_l_suppkey_partkey,i_l_partkey

key: i_l_suppkey_partkey

key_len: 5

ref: dbt3_s1.part.p_partkey

rows: 28

filtered: 33.33

Extra: Using where; Using join buffer (Batched Key Access)

2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

最后来看下执行速度，可以发现BKA的提升非常明显：





未完待续