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  • MySQL Index Condition Pushdown(ICP)优化

          Index Condition Pushdown(ICP)索引条件下推优化适用于mysql在table中通过index检索数据行,没有ICP,存储引擎层遍历索引来定位基表(base table)上的数据行并且把它们返回给server层,由server层来计算过滤where语句.使用ICP,并且where语句的部分筛选条件可以通过index来检测,则mysql server层会讲部分where 条件下推给存储引擎层。存储引擎通过使用index条目来评估下推的index condition,并且仅仅读取满足index condition的数据行。ICP可以减少存储引擎access 基表和Server层access  storage engine的次数;(图引用网友

                                                         

       

          Index Condition Pushdown 优化用作range,ref,eq_ref和ref_or_null 访问方法access表的所有行时。这策略可以用作Innodb和MyISAM表(注意5.6版本Index Condition pushdown不支持分区表,5.7支持)对于Innodb表,ICP只能用于二级索引,ICP的目标是减少基表access次数,从而减少磁盘IO操作。对于INNoDB clustered 索引,所有记录已经被读进Innodb buffer,这种情况下用ICP不能减少IO次数。

                        

      为了了解优化器如何工作,考虑当ICP没被使用时,Index扫描是怎么经行的?

          1:server层为了得到下一个数据行,存储引擎读取该数据行对应的Index 条目(元组),通过该Index条目来定位返回完整的数据行(基表);

          2: server层用while 语句条件来检测返回数据行,数据行的accept 或者 reject 基于检测结果。

          当ICP使用时,index扫描过程:(不仅用index 来定位数据行,而且用where condition中包含的index columns来过滤数据,打个比方,根据mysql index最左前缀原则,where 'xxx' = 'hello' and 'yyy' = '% xxx%',存储引擎只会用 'xxx'列来定位数据,而‘yyy’是模糊匹配,不会使用,用不用ICP,两种情况扫描index是一样,不过用ICP,会额外使用'%yyy%'匹配对联合索引‘yyy’,仅读取和返回满足'hello'和‘%xxx%’的完整数据行,而不用Icp,读取和返回的是单独满足'hello'列值的数据行,)

         1: 存储引擎获得对应的Index条目(走的索引B-Tree,非基表的数据行)。

         2:用where condition中的包含的index columns 来检测对应的Index columns,如果condition不满足,处理下一条index 条目。

         3: 如果condition成立,用对应的index 条目来定位返回基表完整的数据行。

         4: 用where condition剩余的部分来检测storage engine返回的数据行。 

         当ICP 使用时,explain extra列显示 Using index condition.

        未使用ICP:

                      

     使用ICP:

                      

       在ICP优化开启时,在存储引擎端首先用索引过滤可以过滤的where条件(where中的条件列包含index列),然后再用索引做data access,被index condition过滤掉的数据不必读取,也不会返回server端,如果where条件列中有不包含在索引列中的列,则根据storage engine ICP返回的数据行再做where判断(where去除index columns的列),所以上图这种情况下server 层应该在加上Using where小块,同上上图; 见例子:

     use empolyees
    mysql> desc employees.employees;
    +------------+---------------+------+-----+---------+-------+
    | Field      | Type          | Null | Key | Default | Extra |
    +------------+---------------+------+-----+---------+-------+
    | emp_no     | int(11)       | NO   | PRI | NULL    |       |
    | birth_date | date          | NO   |     | NULL    |       |
    | first_name | varchar(14)   | NO   |     | NULL    |       |
    | last_name  | varchar(16)   | NO   |     | NULL    |       |
    | gender     | enum('M','F') | NO   |     | NULL    |       |
    | hire_date  | date          | NO   |     | NULL    |       |
    +------------+---------------+------+-----+---------+-------+
    6 rows in set (0.09 sec)
    mysql> alter table employees add index idx_fn_ln (first_name,last_name );//添加联合索引
    Query OK, 0 rows affected (3.98 sec)
    Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

    Index Condition Pushdown打开的情况下

    mysql> explain select * from employees where first_name ='Mary' and last_name like '%man';
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-----------------------+
    | id | select_type | table     | type | possible_keys | key       | key_len | ref   | rows | Extra                 |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-----------------------+
    |  1 | SIMPLE      | employees | ref  | idx_fn_ln     | idx_fn_ln | 16      | const |  224 | Using index condition |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-----------------------+
    1 row in set (0.00 sec)

    关闭的情况下:

    mysql> set optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off'; //关闭index condition pushdown
    Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
    
    mysql> explain select * from employees where first_name ='Mary' and last_name like '%man';
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-------------+
    | id | select_type | table     | type | possible_keys | key       | key_len | ref   | rows | Extra       |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-------------+
    |  1 | SIMPLE      | employees | ref  | idx_fn_ln     | idx_fn_ln | 16      | const |  224 | Using where |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------+------+-------------+
    1 row in set (0.00 sec)

    看where语句中包含上述联合索引,并且包含一个非索引列:

    mysql> set optimizer_switch='index_condition_pushdown=on';
    Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
    
    mysql> explain select * from employees where first_name ='Mary' and last_name ='%man' and gender ='M';
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------------+------+------------------------------------+
    | id | select_type | table     | type | possible_keys | key       | key_len | ref         | rows | Extra                              |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------------+------+------------------------------------+
    |  1 | SIMPLE      | employees | ref  | idx_fn_ln     | idx_fn_ln | 34      | const,const |    1 | Using index condition; Using where |
    +----+-------------+-----------+------+---------------+-----------+---------+-------------+------+------------------------------------+
    1 row in set (0.01 sec)

      同样有using index condition,不过index过滤后,Server还要根据gender列来判断一下 storage engine返回的值;

      

       ICP只能用于二级索引,不能用于主索引。

       也不是全部where条件都可以用ICP筛选,如果某where条件的字段不在索引中,当然还是要读取整条记录做筛选,在这种情况下,仍然要到server端做where筛选。

       ICP的加速效果取决于在存储引擎内通过ICP筛选掉的数据的比例。

       本文使用employees数据库表和数据在这里************下载,该库功能数据齐全,employees_db-full-1.0.6.tar.bz2

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