源码下载网浅析MySQL 查询优化器
2024-07-24 12:40:36
供稿：网友
优化器（The Optimizer） 这篇描述MySQL查询优化器的工作原理。MySQL查询优化器主要为执行的查询决断最有效的路线（routine，走向）。 一。源代码和概念 这部分讨论优化器关键概念，术语，及在MySQL源代码怎么对应的。 1.定义 狭义定义：优化器，就是DBMS为查询时决断要往哪种执行路径的一系列路线。 MySQL是经常调整查询的路线，所以你得把这篇描述的逻辑和在源代码里的做比较。为了使比较容易些，这里会包含相关文件和路径的注解，例如源代码/sql/sql_select.cc，optimize_cond()函数。 当一个查询被转成另一种查询时，其结果是一样的，就会发生语句转化。如下这个查询 SELECT ... WHERE 5 = a 就会被转化成为 SELECT ... WHERE a = 5 最明显的语句转化是少的，有些语句转化，是为了更快的执行。 2.优化器源代码 如下伪代码显示了/sql/sql_select.cc中handle_select()函数的逻辑结构。（源代码/sql/sql_select.cc处理SQL查询） handle_select() mysql_select() JOIN::prepare() setup_fields() JOIN::optimize() /* optimizer is from here ... */ optimize_cond() opt_sum_query() make_join_statistics() get_quick_record_count() choose_plan() /* Find the best way to access tables */ /* as specified by the user. */ optimize_straight_join() best_access_path() /* Find a (sub-)optimal plan among all or subset */ /* of all possible query plans where the user */ /* controls the exhaustiveness of the search. */ greedy_search() best_extension_by_limited_search() best_access_path() /* Perform an exhaustive search for an optimal plan */ find_best() make_join_select() /* ... to here */ JOIN::exec() 缩进行显示了哪个函数调用哪个函数，如handle_select()函数调用mysql_select()函数，mysql_select()函数会调用JOIN::prepare()、JOIN::optimize()、JOIN::exec()，以及类推。mysql_select()函数的第一部分是调用JOIN::prepare()，此函数用来上下文分析、元数据建立和一些语句转化。查询优化器函数JOIN::optimize()和其所有优化处理中的子路线。当执行完JOIN::optimize()函数后，JOIN::exec()接管并完成JOIN::optimize()函数优化决断后的执行工作。 虽然有JOIN字出现，其实查询优化器的工作会处理所有的查询类型，不单单JOIN联接查询。 二。首要优化 这部分讨论服务器执行的最重要优化。 1.优化常数关系 常数等值传递 如下的表达式会发生语句转化： WHERE column1 = column2 AND column2 = 'x' 这种表达式，众所周知，如果A=B && B=C => A=C（可等值传递），上句表达式转化后变成： WHERE column1='x' AND column2='x' 当且仅当，操作符为如下的任何一个，在column1 <操作符> column2条件中就会发生语句转化： =, <, >, <=, >=, <>, <=>, LIKE 注意：等值传递的转化，不适合于BETWEEN。可能也不适合于LIKE，这是后话。 常数等值传递同样发生在循环中，前一步传递的输出作为后一步传递的输入。 源代码见/sql/sql_select.cc，change_cond_ref_to_const()函数。或/sql/sql_select.cc，propagate_cond_constants()函数。 剔除死代码 总是TRUE的条件会发生语句转化，如： WHERE 0=0 AND column1='y' 这种情况下，第一个条件会被剔除，最后为： column1='y' 源代码见/sql/sql_select.cc，remove_eq_conds()。 总是FLASE的条件也会发生语句转化，如： WHERE (0 = AND s1 = OR s1 = 7 小括号和前两个条件总是FLASE，最后为： WHERE s1 = 7 还有一些情况下，当WHERE语句中代表不可能的条件，查询优化器可能会全部剔除语句，如下： WHERE (0 = AND s1 = 5) 因为这条件永远不为TRUE，在EXPLAIN分析中会显示Impossible WHERE。简单地说，MySQL会说WHERE条件被优化过。 如果一个字段不能为NULL，优化器会剔除所有不相关的IS NULL的条件，这样 WHERE not_null_column IS NULL 这种条件总为FLASE情况；且 WHERE not_null_column IS NOT NULL 这种条件总为TRUE情况，所以这种字段查询的条件也被剔除。这种判断是很微妙的。举个例：在一个OUT JOIN外联接，被定义成NOT NULL字段仍然含有NULL值，优化器就会单独排除IS NULL条件在这种特殊情况中。 优化器不会检查所有的Impossible WHERE的条件，因为这方面可能性太多了。例如： CREATE TABLE Table1 (column1 CHAR(1)); ... SELECT * FROM Table1 WHERE column1 = 'Popgo'; 优化器不会剔除这种查询的条件，即使在CREATE TABLE定义中使之成为不可能的条件。 可合并的常数值 如下表达式会发生语句转化： WHERE column1 = 1 + 2 最后为： WHERE column1 = 3 在之前说的常数等值传递 ，优化器很容易将这种查询语句合并在一起。这操作就简化了结果。 常数值和常数表 MySQL常数值，有时不单单指在查询的SQL语句的字面意思上，也可在常数表（constant tables）的内容里。常数表（constant tables）被定义为： 1。无记录或一条记录的表 2。表的表达式被WHERE条件约束，而且包含的表达式形式column = "constant"，或者表的主键的所有字段，或者任何唯一键的所有字段（唯一键的字段定义为NOT NULL） 例如，Table0表的定义包含： ... PRIMARY KEY (column1,column2) 然后，查询表达式： FROM Table0 ... WHERE column1=5 AND column2=7 ... 会返回常数表（constant tables）。更多简单地，如果Table1表的定义包含： ... unique_not_null_column INT NOT NULL UNIQUE 然后，查询表达式： FROM Table1 ... WHERE unique_not_null_column=5 也会返回常数表（constant tables）。 这个规则指一个常数表（constant tables）至多有一条记录值。MySQL就会优先评估是否为常数表（constant tables），并找出那个值。这样，MySQL会将这值插入查询语句。如这个例子： SELECT Table1.unique_not_null_column, Table2.any_column FROM Table1, Table2 WHERE Table1.unique_not_null_column = Table2.any_column AND Table1.unique_not_null_column = 5; MySQL评估这语句时，首先就会发现，按照常数表（constant tables）的第二点定义，查询条件为unique_not_null_column的表Table1是一个常数表（constant tables），它就会取得这个值。 如果取值失败，也就是在表Table1里unique_not_null_column = 没值，EXPLAIN后结果： Impossible WHERE noticed after reading const tables 相反，如果取值成功，也就是在表Table1里unique_not_null_column = 为一条记录值，MySQL会转化为如下语句： SELECT 5, Table2.any_column FROM Table1, Table2 WHERE 5 = Table2.any_column AND 5 = 5; 事实上，这是一个很好的例子。优化器因前面提到的常数等值传递进行一些语句转化。另外，为什么要先描述常数等值传递，因为它在MySQL确认什么是常数表（constant tables）前就先进行了。优化器步骤的顺序，有时是有差别。 虽然很多查询都没常数表（constant tables）参考。应该牢记，以后无论什么时候，常数constant字被提及，它是指任何一个字面上的值或者一个常数表（constant tables）的内容。
