用實例告訴你該如何最佳化SQL

雖然現今硬體成本已經下降，透過升級硬體提升系統效能也是常用的最佳化方式。而即時性需求很高的系統，還是要從sql方面來優化，今天我們從實例的出發，介紹該如何優化SQL。

判斷問題SQL

判斷SQL是否有問題時可以透過兩個表象來判斷：

• 系統層級表象

  • CPU消耗嚴重

  • IO等待嚴重

  • 頁面回應時間過長

  • #應用的日誌出現逾時等錯誤

可以使用sar指令，top指令查看目前系統狀態。也可以透過Prometheus、Grafana等監控工具觀察系統狀態。

• SQL語句表象

  • 冗長

  • ##執行時間過長

  • 從全表掃描取得資料

  • #執行計畫中的rows、cost很大

冗長的SQL都好理解，一段SQL太長閱讀性一定會差，而且出現問題的頻率一定會更高。更進一步判斷SQL問題就得從執行計劃入手，如下所示：

#執行計劃告訴我們本次查詢走了全表掃描Type=ALL，rows很大(9950400)基本上可以判斷這是一段"有味道"的SQL。

取得問題SQL

不同資料庫有不同的取得方法，以下為目前主流資料庫的慢查詢SQL取得工具

• MySQL
  • #慢查詢日誌

  • #測試工具loadrunner

  • #Percona公司的ptquery等工具

• #Oracle
  • AWR報告

  • 測試工具loadrunner等

  • 相關內部視圖如v$、$session_wait等

  • GRID CONTROL監控工具

• 達夢資料庫
  • AWR報告

  • #測試工具loadrunner等

  • 達夢效能監控工具（dem）

  • 相關內部視圖如v$、$session_wait等

SQL編寫技巧

SQL寫有以下幾個通用的技巧：

• 合理使用索引

#索引少了查詢慢；索引多了佔用空間大，執行增刪改語句的時候需要動態維護索引，影響效能選擇率高（重複值少）且被where頻繁引用需要建立B樹索引；

一般join列需要建立索引；複雜文件類型查詢採用全文索引效率較好；索引的建立要在查詢和DML效能之間取得平衡；複合索引建立時要注意基於非前導列查詢的情況

• 使用UNION ALL替代UNION

UNION ALL的執行效率比UNION高，UNION執行時需要排重；UNION需要對資料進行排序

• 避免select * 寫法

執行SQL時最佳化器需要將* 轉成具體的列；每次查詢都要回表，不能走覆蓋索引。

• JOIN欄位建議建立索引

一般JOIN欄位都提前加上索引

• 避免複雜SQL語句

提升可閱讀性；避免慢查詢的機率；可以轉換成多個短查詢，用業務端處理

• 避免where 1=1寫法

• 避免order by rand()類似寫法

RAND()導致資料列被多次掃描

SQL最佳化

執行計畫

完成SQL最佳化一定要先讀執行計劃，執行計劃會告訴你哪些地方效率低，哪裡可以需要最佳化。我們以MYSQL為例，看看執行計畫是什麼。 （每個資料庫的執行計劃都不一樣，需要自行了解）

欄位	解釋
#id	每個都獨立執行的操作標識，標識物件被操作的順序，id值越大，先被執行，如果相同，執行順序從上到下
select_type	查詢中每個select 字句的類型
table	被操作的物件名稱，通常是表名，但有其他格式
partitions	符合的分割區資訊(對於非分割表值為NULL)
#type	連線作業的型別
possible_keys	可能用到的索引
#key	優化器實際使用的索引(最重要的欄位)從最好到最糟糕的連接類型為const、eq_reg、ref、range、index和ALL。當出現ALL時表示目前SQL出現了「壞味道」
key_len	被最佳化器選定的索引鍵長度，單位是位元組
ref	表示本行被操作對象的參考對象，無參考物件為NULL
rows	查詢執行所掃描的元組個數（對於innodb，此值為估計值）
#filtered	條件表上資料被篩選的元組個數百分比
extra	執行計劃的重要補充信息，當此列出現Using filesort , Using temporary 字樣時就要小心了，很可能SQL語句需要優化

接下來我們用一段實際最佳化案例來說明SQL優化的流程及最佳化技巧。

優化案例

表格結構

CREATE TABLE `a`
(
    `id`          int(11) NOT NULLAUTO_INCREMENT,
    `seller_id`   bigint(20)                                       DEFAULT NULL,
    `seller_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL,
    `gmt_create`  varchar(30)                                      DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
);
CREATE TABLE `b`
(
    `id`          int(11) NOT NULLAUTO_INCREMENT,
    `seller_name` varchar(100) DEFAULT NULL,
    `user_id`     varchar(50)  DEFAULT NULL,
    `user_name`   varchar(100) DEFAULT NULL,
    `sales`       bigint(20)   DEFAULT NULL,
    `gmt_create`  varchar(30)  DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
);
CREATE TABLE `c`
(
    `id`         int(11) NOT NULLAUTO_INCREMENT,
    `user_id`    varchar(50)  DEFAULT NULL,
    `order_id`   varchar(100) DEFAULT NULL,
    `state`      bigint(20)   DEFAULT NULL,
    `gmt_create` varchar(30)  DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
);

三張表關聯，查詢當前用戶在當前時間前後10個小時的訂單情況，並根據訂單創建時間升序排列，具體SQL如下

select a.seller_id,
       a.seller_name,
       b.user_name,
       c.state
from a,
     b,
     c
where a.seller_name = b.seller_name
  and b.user_id = c.user_id
  and c.user_id = 17
  and a.gmt_create
    BETWEEN DATE_ADD(NOW(), INTERVAL – 600 MINUTE)
    AND DATE_ADD(NOW(), INTERVAL 600 MINUTE)
order by a.gmt_create；

查看資料量  

#原始執行時間

##原始執行計畫

初步最佳化想法

1. #SQL中where條件欄位類型要跟表結構一致，表中    user_id 為varchar( 50)型，實際SQL用的int型，存在隱式轉換，也未加入索引。將b和c表     user_id 欄位改為int型別。

2. 因存在b表和c表關聯，將b和c表    user_id建立索引

3. 因存在a表和b表關聯，將a和b表    seller_name欄位建立索引

4. 使用複合索引消除臨時表和排序

初步最佳化SQL

#

alter table b modify `user_id` int(10) DEFAULT NULL;
alter table c modify `user_id` int(10) DEFAULT NULL;
alter table c add index `idx_user_id`(`user_id`);
alter table b add index `idx_user_id_sell_name`(`user_id`,`seller_name`);
alter table a add index `idx_sellname_gmt_sellid`(`gmt_create`,`seller_name`,`seller_id`);

 查看優化後執行時間

查看優化後執行計劃

查看warnings資訊

繼續優化alter table a modify "gmt_create" datetime DEFAULT NULL;

查看執行時間

查看執行計劃

總結

1. 查看執行計劃explain

2. 如果有警告訊息，請查看警告訊息show warnings;

3. 查看SQL涉及的資料表結構和索引訊息

4. 根據執行計劃，思考可能的最佳化點

5. 依照可能的最佳化點執行表格結構變更、增加索引、SQL改寫等操作

6. 查看優化後的執行時間和執行計劃

7. 如果最佳化效果不明顯，重複第四步驟操作

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mysql教學》

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