mysql查询时offset过大影响性能的原因和优化详解
前言
mysql查询使用select命令，配合limit，offset参数可以读取指定范围的记录。本文将介绍mysql查询时，offset过大影响性能的原因及优化方法。
准备测试数据表及数据
1.创建表
CREATE TABLE `member` ( `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(10) NOT NULL COMMENT '姓名', `gender` tinyint(3) unsigned NOT NULL COMMENT '性别', PRIMARY KEY (`id`), KEY `gender` (`gender`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
2.插入1000000条记录
<?php
$pdo = new PDO("mysql:host=localhost;dbname=user","root",'');
for($i=0; $i<1000000; $i++){
$name = substr(md5(time().mt_rand(000,999)),0,10);
$gender = mt_rand(1,2);
$sqlstr = "insert into member(name,gender) values('".$name."','".$gender."')";
$stmt = $pdo->prepare($sqlstr);
$stmt->execute();
}
?>
mysql> select count(*) from member;
+----------+
| count(*) |
+----------+
| 1000000 |
+----------+
1 row in set (0.23 sec)3.当前数据库版本
mysql> select version(); +-----------+ | version() | +-----------+ | 5.6.24 | +-----------+ 1 row in set (0.01 sec)
分析offset过大影响性能的原因
1.offset较小的情况
mysql> select * from member where gender=1 limit 10,1; +----+------------+--------+ | id | name | gender | +----+------------+--------+ | 26 | 509e279687 | 1 | +----+------------+--------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from member where gender=1 limit 100,1; +-----+------------+--------+ | id | name | gender | +-----+------------+--------+ | 211 | 07c4cbca3a | 1 | +-----+------------+--------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from member where gender=1 limit 1000,1; +------+------------+--------+ | id | name | gender | +------+------------+--------+ | 1975 | e95b8b6ca1 | 1 | +------+------------+--------+ 1 row in set (0.00 sec)
当offset较小时，查询速度很快，效率较高。
2.offset较大的情况
mysql> select * from member where gender=1 limit 100000,1; +--------+------------+--------+ | id | name | gender | +--------+------------+--------+ | 199798 | 540db8c5bc | 1 | +--------+------------+--------+ 1 row in set (0.12 sec) mysql> select * from member where gender=1 limit 200000,1; +--------+------------+--------+ | id | name | gender | +--------+------------+--------+ | 399649 | 0b21fec4c6 | 1 | +--------+------------+--------+ 1 row in set (0.23 sec) mysql> select * from member where gender=1 limit 300000,1; +--------+------------+--------+ | id | name | gender | +--------+------------+--------+ | 599465 | f48375bdb8 | 1 | +--------+------------+--------+ 1 row in set (0.31 sec)
当offset很大时，会出现效率问题，随着offset的增大，执行效率下降。
分析影响性能原因
select * from member where gender=1 limit 300000,1;
因为数据表是InnoDB，根据InnoDB索引的结构，查询过程为：
- 通过二级索引查到主键值（找出所有gender=1的id)。
- 再根据查到的主键值通过主键索引找到相应的数据块（根据id找出对应的数据块内容）。
- 根据offset的值，查询300001次主键索引的数据，最后将之前的300000条丢弃，取出最后1条。
不过既然二级索引已经找到主键值，为什么还需要先用主键索引找到数据块，再根据offset的值做偏移处理呢？
如果在找到主键索引后，先执行offset偏移处理，跳过300000条，再通过第300001条记录的主键索引去读取数据块，这样就能提高效率了。
如果我们只查询出主键，看看有什么不同
mysql> select id from member where gender=1 limit 300000,1; +--------+ | id | +--------+ | 599465 | +--------+ 1 row in set (0.09 sec)
很明显，如果只查询主键，执行效率对比查询全部字段，有很大的提升。
推测
只查询主键的情况
因为二级索引已经找到主键值，而查询只需要读取主键，因此mysql会先执行offset偏移操作，再根据后面的主键索引读取数据块。
需要查询所有字段的情况
因为二级索引只找到主键值，但其他字段的值需要读取数据块才能获取。因此mysql会先读出数据块内容，再执行offset偏移操作，最后丢弃前面需要跳过的数据，返回后面的数据。
证实
InnoDB中有buffer pool，存放最近访问过的数据页，包括数据页和索引页。
为了测试，先把mysql重启，重启后查看buffer pool的内容。
mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('primary','gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;
Empty set (0.04 sec)可以看到，重启后，没有访问过任何的数据页。
查询所有字段，再查看buffer pool的内容
mysql> select * from member where gender=1 limit 300000,1;
+--------+------------+--------+
| id | name | gender |
+--------+------------+--------+
| 599465 | f48375bdb8 | 1 |
+--------+------------+--------+
1 row in set (0.38 sec)
mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('primary','gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;
+------------+----------+
| index_name | count(*) |
+------------+----------+
| gender | 261 |
| PRIMARY | 1385 |
+------------+----------+
2 rows in set (0.06 sec)可以看出，此时buffer pool中关于member表有1385个数据页，261个索引页。
重启mysql清空buffer pool，继续测试只查询主键
mysql> select id from member where gender=1 limit 300000,1;
+--------+
| id |
+--------+
| 599465 |
+--------+
1 row in set (0.08 sec)
mysql> select index_name,count(*) from information_schema.INNODB_BUFFER_PAGE where INDEX_NAME in('primary','gender') and TABLE_NAME like '%member%' group by index_name;
+------------+----------+
| index_name | count(*) |
+------------+----------+
| gender | 263 |
| PRIMARY | 13 |
+------------+----------+
2 rows in set (0.04 sec)可以看出，此时buffer pool中关于member表只有13个数据页，263个索引页。因此减少了多次通过主键索引访问数据块的I/O操作，提高执行效率。
因此可以证实，mysql查询时，offset过大影响性能的原因是多次通过主键索引访问数据块的I/O操作。（注意，只有InnoDB有这个问题，而MYISAM索引结构与InnoDB不同，二级索引都是直接指向数据块的，因此没有此问题 ）。
InnoDB与MyISAM引擎索引结构对比图
这里写图片描述
优化方法
根据上面的分析，我们知道查询所有字段会导致主键索引多次访问数据块造成的I/O操作。
因此我们先查出偏移后的主键，再根据主键索引查询数据块的所有内容即可优化。
mysql> select a.* from member as a inner join (select id from member where gender=1 limit 300000,1) as b on a.id=b.id; +--------+------------+--------+ | id | name | gender | +--------+------------+--------+ | 599465 | f48375bdb8 | 1 | +--------+------------+--------+ 1 row in set (0.08 sec)
附：MYSQL limit,offset 区别
SELECT keyword FROM keyword_rank WHERE advertiserid='59' order by keyword LIMIT 2 OFFSET 1;
比如这个SQL ，limit后面跟的是2条数据，offset后面是从第1条开始读取
SELECT keyword FROM keyword_rank WHERE advertiserid='59' ORDER BY keyword LIMIT 2 ,1;
而这个SQL，limit后面是从第2条开始读，读取1条信息。
这两个千万别搞混哦。
总结