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MySQL 查询优化之 Block Nested-Loop 与 Batched Key Access Joins

2019年10月12日 - MySQL

MySQL 查询优化之 Block Nested-Loop 与 Batched Key Access Joins

在MySQL中,能够运用批量密钥访谈(BKA)连接算法,该算法使用对连接表的目录访问和一而再缓冲区。

BKA算法补助:内连接,外接连和半连接操作,包含嵌套外接连。

BKA的优点:越来越高效的表扫描升高了连年属性。

其他,先前仅用于内接二连三的块嵌套循环(BNL)连接算法现已扩展,可用于外连接半连接操作,包括嵌套外连接

以下部分切磋了三番五次缓冲区管理,它是原始BNL算法扩大,扩张BNL算法和BKA算法的功底。
有关半接二连三攻略的音信,请参见“使用半接二连三调换优化子查询,派生表和视图援引”

SELECT Room.RoomID, Class.Time
FROM Room
   FULL OUTER JOIN Class
   ON Room.RoomID = Class.RoomID
ORDER BY Room.RoomID;

Nested Loop Join算法

将外层表的结果集作为循环的根底数据,然后循环从该结果集每一趟一条获取数据作为下一个表的过滤条件去询问数据,然后合併结果。固然有多个表join,那么应该将前方的表的结果集作为循环数据,取结果集中的每一行再到下贰个表中继续张开巡回相称,获取结果集并再次回到给客商端。

伪代码如下

for each row in t1 matching range {
  for each row in t2 matching reference key {
     for each row in t3 {
      if row satisfies join conditions,
      send to client
    }
  }
 }

 

经常的Nested-Loop
Join算法叁遍只可以将一行数据传入内部存款和储蓄器循环,所以外层循环结果集有多少行,那么内部存款和储蓄器循环将在施行多少次。

Block Nested-Loop算法

MySQL
BNL算法原来只扶植内连接,今后已帮衬外连接半连接操作,包括嵌套外连接

BNL算法原理:将外层循环的行/结果集存入join
buffer,内部存款和储蓄器循环的每一行数据与成套buffer中的记录做相比,能够减去内层循环的围观次数

举个简易的例子:外层循环结果集有1000行数据,使用NLJ算法须要扫描内层表1000次,但假若利用BNL算法,则先抽取外层表结果集的100行存放到join
buffer,
然后用内层表的每一行数据去和那100行结果集做相比较,能够一回性与100行数据开展比较,那样内层表其实只须要循环一千/100=14次,收缩了9/10。

伪代码如下

for each row in t1 matching range {
   for each row in t2 matching reference key {
    store used columns from t1, t2 in join buffer
    if buffer is full {
      for each row in t3 {
         for each t1, t2 combination in join buffer {
          if row satisfies join conditions,
          send to client
        }
        }
       empty buffer
     }
   }
 }

 if buffer is not empty {
    for each row in t3 {
     for each t1, t2 combination in join buffer {
       if row satisfies join conditions,
       send to client
      }
   }
 }

 

若果t1, t2参预join的列长度只和为s, c为彼此组合数, 那么t3表被围观的次数为

(S * C)/join_buffer_size + 1

 

扫描t3的次数随着join_buffer_size的叠合而减去, 直到join
buffer能够容纳全部的t1, t2结合, 再增大join buffer size, query
的速度就不会再变快了。

 

optimizer_switch系统变量的block_nested_loop注明调控优化器是或不是使用块嵌套循环算法。

暗许景况下,block_nested_loop已启用。

在EXPLAIN输出中,当Extra值包含Using join buffer(Block Nested Loop)type值为ALL,index或range时,表示使用BNL。

示例

mysql> explain SELECT  a.gender, b.dept_no FROM employees a, dept_emp b WHERE a.birth_date = b.from_date;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                                              |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | a     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 298936 |   100.00 | NULL                                               |
|  1 | SIMPLE      | b     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 331143 |    10.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------------------------------------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

 

Batched Key Access 算法

对于多表join语句,当MySQL使用索引访谈首个join表的时候,使用三个join
buffer来搜聚第三个操作对象生成的相关列值。BKA营造好key后,批量传给引擎层做索引查找。key是由此MEvoque冠道接口提交给引擎的,那样,MLX570君越使得查询更有作用。

一经外界表扫描的是主键,那么表中的记录拜谒都以相比较平稳的,不过若是连接的列是非主键索引,那么对于表中记录的拜访大概便是特别离散的。因而对此非主键索引的连通,Batched
Key Access
Join算法将能相当的大增加SQL的试行功效。BKA算法扶助内接连,外接连和半连接操作,包涵嵌套外接连。

Batched Key Access Join算法的行事步骤如下:

Batched Key Access Join算法的庐山真面目上的话照旧Simple Nested-Loops
Join算法,其发生的规范化为内部表上有索引,并且该索引为非主键,并且连接要求拜访内部表主键上的目录。那时Batched
Key Access Join算法会调用Multi-Range
Read(MLX570CR-V)接口,批量的打开索引键的非凡和主键索引上获取数据的操作,以此来加强联接的实行功能,因为读取数据是以一一磁盘IO并非轻松磁盘IO进行的。

使用BKA时,join_buffer_size的值定义了对存款和储蓄引擎的各种须要中批量密钥的大大小小。缓冲区越大,对连接操作的右边表的依次访谈就越多,那足以显着提升质量。

要使用BKA,必须将optimizer_switch系统变量的batched_key_access标识设置为on。
BKA使用MPAJEROKoleos,因而mrr标识也非得张开。前段时间,M凯雷德ENCORE的老本预计过于悲观。因而,mrr_cost_based也必需关闭工夫运用BKA。

以下设置启用BKA:

mysql> SET optimizer_switch='mrr=on,mrr_cost_based=off,batched_key_access=on';

 

在EXPLAIN输出中,当Extra值包含Using join buffer(Batched Key Access)且类型值为refeq_ref时,表示使用BKA。

示例:

mysql> show index from employees;
+-----------+------------+----------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table     | Non_unique | Key_name       | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-----------+------------+----------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| employees |          0 | PRIMARY        |            1 | emp_no      | A         |      298936 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| employees |          1 | idx_name       |            1 | last_name   | A         |        1679 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| employees |          1 | idx_name       |            2 | first_name  | A         |      277495 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| employees |          1 | idx_birth_date |            1 | birth_date  | A         |        4758 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-----------+------------+----------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
4 rows in set (0.00 sec)


mysql> explain SELECT a.gender, b.dept_no FROM employees a, dept_emp b WHERE a.birth_date = b.from_date;
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys  | key            | key_len | ref                   | rows   | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | b     | NULL       | ALL  | NULL           | NULL           | NULL    | NULL                  | 331143 |   100.00 | NULL  |
|  1 | SIMPLE      | a     | NULL       | ref  | idx_birth_date | idx_birth_date | 3       | employees.b.from_date |     62 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+-------+

#使用hint,强制走bka

mysql> explain SELECT /*+ bka(a)*/ a.gender, b.dept_no FROM employees a, dept_emp b WHERE a.birth_date = b.from_date;
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+----------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys  | key            | key_len | ref                   | rows   | filtered | Extra                                  |
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+----------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | b     | NULL       | ALL  | NULL           | NULL           | NULL    | NULL                  | 331143 |   100.00 | NULL                                   |
|  1 | SIMPLE      | a     | NULL       | ref  | idx_birth_date | idx_birth_date | 3       | employees.b.from_date |     62 |   100.00 | Using join buffer (Batched Key Access) |
+----+-------------+-------+------------+------+----------------+----------------+---------+-----------------------+--------+----------+----------------------------------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

 

BNL和BKA算法的优化器Hint

除此而外运用optimizer_switch系统变量来决定优化程序在对话范围内采取BNL和BKA算法之外,MySQL还帮忙优化程序提醒,以便在各类语句的基本功上海电影制片厂响优化程序。
请参见“优化程序Hint”

要动用BNL或BKA提醒为外界联接的任何内部表启用联接缓冲,必得为外界联接的具备内部表启用联接缓冲。

图片 1

使用qb_name

SELECT /*+ QB_NAME(qb1) MRR(@qb1 t1) BKA(@qb2) NO_MRR(@qb3t1 idx1, id2) */ ...
  FROM (SELECT /*+ QB_NAME(qb2) */ ...
  FROM (SELECT /*+ QB_NAME(qb3) */ ... FROM ...)) ...

 

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