5.4. Оптимизация структуры базы данных
5.4.3. Использование индексов в MySQL

Индексы применяются для быстрого поиска строк с указанным значением одного столбца. Без индекса чтение таблицы осуществляется по всей таблице начиная с первой записи, пока не будут найдены соответствующие строки. Чем больше таблица, тем больше накладные расходы. Если же таблица содержит индекс по рассматриваемым столбцам, то MySQL может быстро определить позицию для поиска в середине файла данных без просмотра всех данных. Для таблицы, содержащей 1000 строк, это будет как минимум в 100 раз быстрее по сравнению с последовательным перебором всех записей. Однако в случае, когда необходим доступ почти ко всем 1000 строкам, быстрее будет последовательное чтение, так как при этом не требуется операций поиска по диску.

Все индексы MySQL (PRIMARY, UNIQUE, и INDEX) хранятся в виде B-деревьев. Строки автоматически сжимаются с удалением пробелов в префиксах и оконечных пробелов (see Раздел 6.5.7, «Синтаксис оператора CREATE INDEX»).

Индексы используются для того, чтобы:

• Быстро найти строки, соответствующие выражению WHERE.

• Извлечь строки из других таблиц при выполнении объединений.

• Найти величины MAX() или MIN() для заданного индексированного столбца. Эта операция оптимизируется препроцессором, который проверяет, не используете ли вы WHERE key_part_4 = константа, по всем частям составного ключа < N. В этом случае MySQL сделает один просмотр ключа и заменит выражение константой MIN(). Если все выражения заменяются константой, запрос моментально вернет результат:

  SELECT MIN(key_part2),MAX(key_part2) FROM table_name where key_part1=10
  

• Производить сортировку или группирование в таблице, если эти операции делаются на крайнем слева префиксе используемого ключа (например ORDER BY key_part_1,key_part_2). Если за всеми частями ключа следует DESC, то данный ключ читается в обратном порядке (see Раздел 5.2.7, «Как MySQL оптимизирует ORDER BY»).

• В некоторых случаях запрос можно оптимизировать для извлечения величин без обращения к файлу данных. Если все используемые столбцы в некоторой таблице являются числовыми и образуют крайний слева префикс для некоторого ключа, то чтобы обеспечить большую скорость, искомые величины могут быть извлечены непосредственно из индексного дерева:

  SELECT key_part3 FROM table_name WHERE key_part1=1
  

Предположим, что вызывается следующий оператор SELECT:

mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE col1=val1 AND col2=val2;

Если по столбцам col1 и col2 существует многостолбцовый индекс, то соответствующие строки могут выбираться напрямую. В случае, когда по столбцам col1 и col2 существуют раздельные индексы, оптимизатор пытается найти наиболее ограничивающий индекс путем определения, какой индекс найдет меньше строк, и использует данный индекс для выборки этих строк.

Если данная таблица имеет многостолбцовый индекс, то любой крайний слева префикс этого индекса может использоваться оптимизатором для нахождения строк. Например, если имеется индекс по трем столбцам (col1,col2,col3), то существует потенциальная возможность индексированного поиска по (col1), (col1,col2) и (col1,col2,col3).

В MySQL нельзя использовать частичный индекс, если столбцы не образуют крайний слева префикс этого индекса. Предположим, что имеются команды SELECT, показанные ниже:

mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE col1=val1;
mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE col2=val2;
mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE col2=val2 AND col3=val3;

Если индекс существует по (col1,col2,col3), то только первый показанный выше запрос использует данный индекс. Второй и третий запросы действительно включают индексированные столбцы, но (col2) и (col2,col3) не являются крайней слева частью префиксов (col1,col2,col3).

MySQL применяет индексы также для сравнений LIKE, если аргумент в выражении LIKE представляет собой постоянную строку, не начинающуюся с символа-шаблона. Например, следующие команды SELECT используют индексы:

mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE key_col LIKE "Patrick%";
mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE key_col LIKE "Pat%_ck%";

В первой команде рассматриваются только строки с "Patrick" <= key_col < "Patricl", а во второй - только строки с "Pat" <= key_col < "Pau".

Следующие команды SELECT не будут использовать индексы:

mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE key_col LIKE "%Patrick%";
mysql> SELECT * FROM tbl_name WHERE key_col LIKE other_col;

В первой команде величина LIKE начинается с шаблонного символа. Во второй команде величина LIKE не является константой.

В версии MySQL 4.0 производится другая оптимизация на выражении LIKE. Если используется выражение ... LIKE "%string%" и длина строки (string) больше, чем 3 символа, то MySQL будет применять алгоритм Турбо Бойера-Мура для инициализации шаблона для строки и затем использовать этот шаблон, чтобы выполнить поиск быстрее.

При поиске с использованием column_name IS NULL будут использоваться индексы, если column_name является индексом.

MySQL обычно использует тот индекс, который находит наименьшее количество строк. Индекс применяется для столбцов, которые сравниваются с помощью следующих операторов: =, >, >=, <, <=, BETWEEN и LIKE с префиксом, не содержащим шаблонного символа, такого как something%.

Если индекс не охватывает все уровни AND в выражении WHERE, то он не применяется для оптимизации данного запроса. Другими словами: чтобы индекс можно было использовать, префикс этого индекса должен входить в каждую группу AND.

Следующие выражения WHERE используют индексы:

... WHERE index_part1=1 AND index_part2=2 AND other_column=3
... WHERE index=1 OR A=10 AND index=2 /* индекс = 1 ИЛИ индекс = 2 */
... WHERE index_part1='hello' AND index_part_3=5

/* оптимизировано как "index_part1='hello'" */

... WHERE index1=1 and index2=2 or index1=3 and index3=3;

/* Можно использовать индекс по index1, но не по index2 или index 3 */

Следующие выражения WHERE не используют индексы:

... WHERE index_part2=1 AND index_part3=2 
/* index_part_1 не используется */

... WHERE index=1 OR A=10 
/* Индекс не используется в обеих частях AND */

... WHERE index_part1=1 OR index_part2=10 
/* Нет индекса, покрывающего все строки*/

В некоторых случаях MySQL не использует индекс, даже если это возможно. Несколько примеров таких ситуаций приведено ниже:

• Если использование индекса требует от MySQL прохода более чем по 30% строк в данной таблице (в таких случаях просмотр таблицы, по всей видимости, окажется намного быстрее, так как потребуется выполнить меньше операций поиска). Следует учитывать, что если подобный запрос использует LIMIT по отношению только к извлекаемой части строк, то MySQL будет применять индекс в любом случае, так как небольшое количество строк можно найти намного быстрее, чтобы вернуть результат.