分析SQL的执行过程

官方文档：Understanding the Query Execution Plan

SQL优化的一般步骤：先查询mysql数据库运行状况，然后定位慢查询，再分析sql的执行过程，最后根据情况采取相应的优化措施。

一、定位慢查询

1.使用show status查询数据库的运行状况

//显示数据库运行状态
SHOW STATUS
//显示数据库运行总时间
SHOW STATUS LIKE 'uptime'
//显示连接的次数
SHOW STATUS LIKE 'connections'
//显示执行CRUD的次数
SHOW STATUS LIKE 'com_select'
SHOW STATUS LIKE 'com_insert'
SHOW STATUS LIKE 'com_update'
SHOW STATUS LIKE 'com_delete'

2.定位慢查询sql

我们可以通过mysql来记录慢查询，一旦有sql执行时间超过了设置的慢查询时间，就会被记录到慢查询日志中。这样我们就可以从慢查询日志中定位慢查询sql，然后进行分析优化。

查看慢查询相关信息

//显示慢查询次数
SHOW STATUS LIKE 'slow_queries'
//显示慢查询时间，默认为10s
SHOW VARIABLES LIKE 'long_query_time'

mysql的慢查询默认是关闭的，可以通过修改配置文件或通过命令来开启。

①修改配置文件方式

Linux下修改my.cnf，Windows下修改my.ini。修改后需要重启mysql才会生效。

#开启慢查询
slow-query-log=1
#慢查询的文件路径
slow_query_log_file="D:/Program Files/MySQL/Log/mysql-slow.log"
#慢查询时间。默认为10秒
long_query_time=10

②命令方式

也可以使用命令来修改。

【session级别】
#开启慢查询
SET slow_query_log='ON';

#设置慢查询日志存放位置
SET slow_query_log_file='/usr/local/mysql/data/slow.log';

#设置慢查询时间
SET long_query_time=3

【global级别】
SET global slow_query_log='ON';
SET global slow_query_log_file='/usr/local/mysql/data/slow.log';
SET global long_query_time=3

3.分析慢查询

在实际生产环境中，可能因为开发写了不正确的SQL语句，索引优化的不好，或其他查询操作而导致数据库整体性能下降。我们只需要分析一下慢查询日志就会知道问题出在哪。

//查看是否启用慢日志记录和状态
show variables like "%slow%"

如果慢查询日志中记录内容较多，则可以使用Mysql自带的慢查询日志分析工具mysqldumpslow工具来对慢查询日志进行分类汇总。该工具位于/mysql/bin目录下。mysqldumpslow将会自动将文本完全一致但变量不同的SQL语句视为同一个语句进行统计，变量值用N来代替。

mysqldumpslow -s r -t 10 /data/dbdata/frem-slow.log

另外，show processlist也是一个常用命令。

官方文档：13.7.5.29 SHOW PROCESSLIST Statement

show full processlist

show processlist 是显示用户正在运行的线程，需要注意的是，除了 root 用户能看到所有正在运行的线程外，其他用户都只能看到自己正在运行的线程，看不到其它用户正在运行的线程。除非单独个这个用户赋予了PROCESS 权限。

可以参考：show processlist 详解

二、使用explain分析sql执行过程

官方文档：Optimizing Queries with EXPLAIN

mysql会将慢查询记录到慢查询日志中，这时我们就可以针对这些慢查询的sql进行分析和优化，需要用到explain命令。

explain [要分析的sql]

分析结果中有如下几列：

+----+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+-------+

下面介绍各列的含义。可以参考官方文档说明：Explain Output Colums

id

表示select查询序列号。id值越大，越优先执行。如果id相同，执行顺序由上至下；

       

select_type

表示查询操作的类型。主要用于区分普通查询、子查询、联合查询等几种查询情况。有这些取值：simple，primary，subquery，derived，union，union result

①simple：表示简单查询，只有一个select操作，即不使用连接和union。

#只有一个select操作，所以都是简单查询

select id from emp;

select id from emp join dept on emp.dept_id=dept.id;

②primary：表示主查询。子查询语句中的最外层select，或union操作的第一个select。

#子查询形式：第一个select操作为primary
select * from app_school where id = (select id from app_school where id=100);

#union形式：第一个select操作为primary
select * from app_school where id=100
union
select * from app_school where id=101;

③subquery：表示子查询。子查询语句中的内层select。

#第二个select操作为subquery
select * from app_school where id = (select id from app_school where id=100);

④derived：表示FROM后跟着的select查询，会被标记为derived(导出表/衍生表)。

#第二个select操作为derived
select * from (select id from app_school) t;

⑤union：表示UNION操作后面的select查询。

#第二个select操作为union
select * from app_school where id=100
union
select * from app_school where id=101;

⑥union result：表示获取UNION最后结果的查询。

#第一个select操作为primary
#第二个select操作为union
#获取最终结果的操作为union result
select * from app_school where id=100
union
select * from app_school where id=101;

table

表示查询用到的表。

type

表示找到匹配行用到的访问类型。最为常见的类型有system，const，eq_ref，ref，range，index，All，按照性能从高到低顺序如下：NULL-->system-->const-->eq-ref-->ref-->range-->index-->All 。一般来说，要让查询至少达到range级别，最好能达到ref级别。

①NULL：不用访问表或索引，就可直接得出结果。

②system：该表是最多仅有一行的系统表(这是const类型的一个特例)。系统表中的数据通常已经加载到了内存中，所以不需要磁盘IO。
例子1：查询系统表

例子2：内层嵌套(const)返回了一个临时表，外层嵌套从临时表中查询，其扫描类型也是system，也不需要磁盘IO。

③const：最多只有一个匹配行，所以该行中的其它列的值可以当作常量来处理。例如，根据主键primary key或唯一索引unique index进行查询。简单地说const就是直接按主键或唯一键取值。例如在②中介绍system时的举例中user表的访问类型就是const，其通过主键来取值。

④eq_ref：使用唯一索引，对于每个索引键值，表中只有一条记录匹配。简单说，就是多表连接中使用primary key或unique index作为关联条件。

注意const和eq_ref的区别：简单地说是const是直接按主键或唯一键读取，eq_ref用于联表查询的情况，按联表的主键或唯一键联合查询。

⑤ref：使用非唯一索引，或唯一索引的前缀扫描，返回匹配某个单独值的所有行(可能匹配多个行)。

ref还经常出现在join操作中

⑥ref_or_null：与ref类似，区别在于条件中包含对NULL的查询。

⑦index_merge：索引合并优化。

⑧unique_subquery：in的后面是一个查询主键字段的子查询。

⑨index_subquery：与unique subquery类似，区别在于in的后面是查询非唯一索引字段的子查询。

⑩range：只检索指定范围的行，使用一个索引来选择行。常见于<，<=，>，>=，between或者IN操作符。
             key列显示使用了哪个索引。key_len包含所使用索引的最长关键元素。

11.index：索引全扫描。遍历整个索引来查询匹配的行。

12.ALL：全表扫描，性能最差。

possible_keys和key

possible_keys表示查询时可能使用到的索引，而key表示实际使用的索引

key_len

表示使用到的索引字段的长度

ref

表示该表的索引字段关联了哪张表的哪个字段

rows

表示扫描行的数量

Extra

表示执行情况的说明和描述。包含不适合在其它列中显示但对执行计划非常重要的额外信息。

可以参考：MySQL中explain执行计划中额外信息字段(Extra)详解

记录几个重要的：

Using index ：使用覆盖索引的时候就会出现

Using where：在查找使用索引的情况下，需要回表去查询所需的数据        表示Mysql将对storage engine提取的结果进行过滤，过滤条件字段无索引；

Using index condition：查找使用了索引，但是需要回表查询数据               会先条件过滤索引，过滤完索引后找到所有符合索引条件的数据行，随后用 WHERE 子句中的其他条件去过滤这些数据行；

Using index & using where：查找使用了索引，但是需要的数据都在索引列中能找到，所以不需要回表查询数据

Using filesort：使用了文件排序。当查询语句包含ORDER BY时，如果无法使用索引来完成排序，则需要进行额外的排序操作。

Using temporary：使用临时表来保存中间结果，

三、使用show profile分析sql

官方文档：SHOW PROFILE Statement和SHOW PROFILES Statement

有时仅通过explain分析执行计划并不能很快地定位SQL的问题，这时就可以选择profile联合分析。Mysql从5.0.37开始增加了对show profiles和show profile语句的支持。

默认profile是关闭的，可以通过set开启session级别的profiling。

//查看是否支持profile
SELECT @@have_profiling
//开启profile(session级别)
set profiling=1;

①执行select语句
②show profiles,查询该sql语句的Query ID.
③通过show profile for query语句能看到执行中线程的每个状态和消耗的时间。

show profile for query [上面的query id]

四、通过trace分析优化器如何选择执行计划

官方文档：Chapter 8 Tracing the Optimizer

Mysql5.6提供了对sql的跟踪trace，通过trace文件能够进一步了解为什么优化器选择A执行计划而不选择B执行计划，帮助我们更好地理解优化器的行为。

下面是典型的使用方式：

# 开启trace(默认关闭)，设置json格式
SET OPTIMIZER_TRACE="enabled=on",END_MARKERS_IN_JSON=on;
//设置内存，避免解析过程中因为默认内存过小而不能够完整显示。
SET OPTIMIZER_TRACE_MAX_MEM_SIZE=1000000;

#执行sql
SELECT ...; # your query here

#检查INFORMATION_SCHEMA.OPTIMIZER_TRACE就知道mysql是如何执行sql的了
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.OPTIMIZER_TRACE;

# 完成后，关闭trace
SET optimizer_trace="enabled=off";

最后会输出一个跟踪文件。