MySQL优化之Explain命令解读，optimizer_trace

简述:　　

　　explain为mysql提供语句的执行计划信息。可以应用在select、delete、insert、update和place语句上。explain的执行计划，只是作为语句执行过程的一个参考，实际执行的过程不一定和计划完全一致，但是执行计划中透露出的讯息却可以帮助选择更好的索引和写出更优化的查询语句。

EXPLAIN输出项（可参考mysql5.7文档）

备注:当使用FORMAT=JSON，返回的数据为json结构时，JSON Name为null的不显示。(参考文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html#explain-output-columns)

Column	JSON Name	Meaning
id	select_id	The SELECT identifier
select_type	None	The SELECT type
table	table_name	The table for the output row
partitions	partitions	The matching partitions
type	access_type	The join type
possible_keys	possible_keys	The possible indexes to choose
key	key	The index actually chosen
key_len	key_length	The length of the chosen key
ref	ref	The columns compared to the index
rows	rows	Estimate of rows to be examined
filtered	filtered	Percentage of rows filtered by table condition
Extra	None	Additional information

注意：在5.7以前的版本中，想要显示partitions需要使用explain partitions命令；想要显示filtered需要使用explain extended命令。在5.7版本后，默认explain直接显示partitions和filtered中的信息。
下面说明一下各列含义及可能值：

1、id的含义

　　The SELECT identifier. This is the sequential number of the SELECT within the query. The value can be NULL if the row refers to the union result of other rows. In this case, the table column shows a value like <unionM,N> to indicate that the row refers to the union of the rows with id values of M and N.
翻译：id为SELECT的标识符。它是在SELECT查询中的顺序编号。如果这一行表示其他行的union结果，这个值可以为空。在这种情况下，table列会显示为形如<union M,N>，表示它是id为M和N的查询行的联合结果。

　　注意：id列数字越大越先执行，如果说数字一样大，那么就从上往下依次执行。

2、select_type可能出现的情况（来源于Mysql5.7文档）

select_type Value	JSON Name	Meaning
SIMPLE	None	Simple SELECT (not using UNION or subqueries)
PRIMARY	None	Outermost SELECT
UNION	None	Second or later SELECT statement in a UNION
DEPENDENT UNION	dependent (true)	Second or later SELECT statement in a UNION, dependent on outer query
UNION RESULT	union_result	Result of a UNION.
SUBQUERY	None	First SELECT in subquery
DEPENDENT SUBQUERY	dependent (true)	First SELECT in subquery, dependent on outer query
DERIVED	None	Derived table SELECT (subquery in FROM clause)
MATERIALIZED	materialized_from_subquery	Materialized subquery
UNCACHEABLE SUBQUERY	cacheable (false)	A subquery for which the result cannot be cached and must be re-evaluated for each row of the outer query
UNCACHEABLE UNION	cacheable (false)	The second or later select in a UNION that belongs to an uncacheable subquery (see UNCACHEABLE SUBQUERY)

各项内容含义说明：
A：simple：表示不需要union操作或者不包含子查询的简单select查询。有连接查询时，外层的查询为simple，且只有一个。
B：primary：一个需要union操作或者含有子查询的select，位于最外层的单位查询的select_type即为primary。且只有一个。
C：union：union连接的select查询，除了第一个表外，第二个及以后的表select_type都是union。
D：dependent union：与union一样，出现在union 或union all语句中，但是这个查询要受到外部查询的影响
E：union result：包含union的结果集，在union和union all语句中,因为它不需要参与查询，所以id字段为null
F：subquery：除了from字句中包含的子查询外，其他地方出现的子查询都可能是subquery
G：dependent subquery：与dependent union类似，表示这个subquery的查询要受到外部表查询的影响
H：derived：from字句中出现的子查询。
I：materialized：被物化的子查询
J：UNCACHEABLE SUBQUERY：对于外层的主表，子查询不可被物化，每次都需要计算（耗时操作）
K：UNCACHEABLE UNION：UNION操作中，内层的不可被物化的子查询（类似于UNCACHEABLE SUBQUERY）

3、table

　　显示的查询表名，如果查询使用了别名，那么这里显示的是别名，如果不涉及对数据表的操作，那么这显示为null，如果显示为尖括号括起来的<derived N>就表示这个是临时表，后边的N就是执行计划中的id，表示结果来自于这个查询产生。如果是尖括号括起来的<union M,N>，与<derived N>类似，也是一个临时表，表示这个结果来自于union查询的id为M,N的结果集。如果是尖括号括起来的<subquery N>，这个表示子查询结果被物化，之后子查询结果可以被复用（个人理解）。

4、type

　　依次从好到差：system，const，eq_ref，ref，fulltext，ref_or_null，index_merge，unique_subquery，index_subquery，range，index，ALL，除了all之外，其他的type都可以使用到索引，除了index_merge之外，其他的type只可以用到一个索引
A：system：表中只有一行数据或者是空表，且只能用于myisam和memory表。如果是Innodb引擎表，type列在这个情况通常都是all或者index
B：const：使用唯一索引或者主键，返回记录一定是1行记录的等值where条件时，通常type是const。其他数据库也叫做唯一索引扫描
C：eq_ref：出现在要连接过个表的查询计划中，驱动表只返回一行数据，且这行数据是第二个表的主键或者唯一索引，且必须为not null，唯一索引和主键是多列时，只有所有的列都用作比较时才会出现eq_ref
D：ref：不像eq_ref那样要求连接顺序，也没有主键和唯一索引的要求，只要使用相等条件检索时就可能出现，常见与辅助索引的等值查找。或者多列主键、唯一索引中，使用第一个列之外的列作为等值查找也会出现，总之，返回数据不唯一的等值查找就可能出现。
E：fulltext：全文索引检索，要注意，全文索引的优先级很高，若全文索引和普通索引同时存在时，mysql不管代价，优先选择使用全文索引
F：ref_or_null：与ref方法类似，只是增加了null值的比较。实际用的不多。
例如：
SELECT * FROM ref_table
WHERE key_column=expr OR key_column IS NULL;
G：index_merge：表示查询使用了两个以上的索引，最后取交集或者并集，常见and ，or的条件使用了不同的索引，官方排序这个在ref_or_null之后，但是实际上由于要读取所个索引，性能可能大部分时间都不如range
H：unique_subquery：用于where中的in形式子查询，子查询返回不重复值唯一值
I：index_subquery：用于in形式子查询使用到了辅助索引或者in常数列表，子查询可能返回重复值，可以使用索引将子查询去重。
J：range：索引范围扫描，常见于使用 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN()或者like等运算符的查询中。
K：index：索引全表扫描，把索引从头到尾扫一遍，常见于使用索引列就可以处理不需要读取数据文件的查询、可以使用索引排序或者分组的查询。按照官方文档的说法：

● If the index is a covering index for the queries and can be used to satisfy all data required from the table, only the index tree is scanned. In this case, the Extracolumn says Using index. An index-only scan usually is faster than ALL because the size of the index usually is smaller than the table data.
● A full table scan is performed using reads from the index to look up data rows in index order. Uses index does not appear in the Extra column.

　　以上说的是索引扫描的两种情况，一种是查询使用了覆盖索引，那么它只需要扫描索引就可以获得数据，这个效率要比全表扫描要快，因为索引通常比数据表小，而且还能避免二次查询。在extra中显示Using index，反之，如果在索引上进行全表扫描，没有Using index的提示。

5、partitions

版本5.7以前，该项是explain partitions显示的选项，5.7以后成为了默认选项。该列显示的为分区表命中的分区情况。非分区表该字段为空（null）。

6、possible_keys

查询可能使用到的索引都会在这里列出来。

7、key

查询真正使用到的索引，select_type为index_merge时，这里可能出现两个以上的索引，其他的select_type这里只会出现一个。

8、key_len

用于处理查询的索引长度，如果是单列索引，那就整个索引长度算进去，如果是多列索引，那么查询不一定都能使用到所有的列，具体使用到了多少个列的索引，这里就会计算进去，没有使用到的列，这里不会计算进去。留意下这个列的值，算一下你的多列索引总长度就知道有没有使用到所有的列了。要注意，mysql的ICP特性使用到的索引不会计入其中。另外，key_len只计算where条件用到的索引长度，而排序和分组就算用到了索引，也不会计算到key_len中。

9、ref

如果是使用的常数等值查询，这里会显示const，如果是连接查询，被驱动表的执行计划这里会显示驱动表的关联字段，如果是条件使用了表达式或者函数，或者条件列发生了内部隐式转换，这里可能显示为func。

10、rows

这里是执行计划中估算的扫描行数，不是精确值

11、extra

对于extra列，官网上有这样一段话：

If you want to make your queries as fast as possible, look out for Extra column values of Using filesort and Using temporary, or, in JSON-formatted EXPLAINoutput, for using_filesort and using_temporary_table properties equal to true.

大概的意思就是说，如果你想要优化你的查询，那就要注意extra辅助信息中的using filesort和using temporary，这两项非常消耗性能，需要注意。

这个列可以显示的信息非常多，有几十种，常用的有：
A：distinct：在select部分使用了distinc关键字。
B：no tables used：不带from字句的查询或者From dual查询。
C：使用not in()形式子查询或not exists运算符的连接查询，这种叫做反连接。即，一般连接查询是先查询内表，再查询外表，反连接就是先查询外表，再查询内表。
D：using filesort：排序时无法使用到索引时，就会出现这个。常见于order by和group by语句中。
E：using index：查询时不需要回表查询，直接通过索引就可以获取查询的数据。
F：using join buffer（block nested loop），using join buffer（batched key accss）：5.6.x之后的版本优化关联查询的BNL，BKA特性。主要是减少内表的循环数量以及比较顺序地扫描查询。
G：using sort_union，using_union，using intersect，using sort_intersection：
　　using intersect：表示使用and的各个索引的条件时，该信息表示是从处理结果获取交集。
　　using union：表示使用or连接各个使用索引的条件时，该信息表示从处理结果获取并集。
　　using sort_union和using sort_intersection：与前面两个对应的类似，只是他们是出现在用and和or查询信息量大时，先查询主键，然后进行排序合并后，才能读取记录并返回。
H：using temporary：表示使用了临时表存储中间结果。临时表可以是内存临时表和磁盘临时表，执行计划中看不出来，需要查看status变量，used_tmp_table，used_tmp_disk_table才能看出来。
I：using where：表示存储引擎返回的记录并不是所有的都满足查询条件，需要在server层进行过滤。查询条件中分为限制条件和检查条件，5.6之前，存储引擎只能根据限制条件扫描数据并返回，然后server层根据检查条件进行过滤再返回真正符合查询的数据。5.6.x之后支持ICP特性，可以把检查条件也下推到存储引擎层，不符合检查条件和限制条件的数据，直接不读取，这样就大大减少了存储引擎扫描的记录数量。extra列显示using index condition。
J：firstmatch(tb_name)：5.6.x开始引入的优化子查询的新特性之一，常见于where字句含有in()类型的子查询。如果内表的数据量比较大，就可能出现这个。
K：loosescan(m..n)：5.6.x之后引入的优化子查询的新特性之一，在in()类型的子查询中，子查询返回的可能有重复记录时，就可能出现这个。

12、filtered

　　使用explain extended时会出现这个列，5.7之后的版本默认就有这个字段，不需要使用explain extended了。这个字段表示存储引擎返回的数据在server层过滤后，剩下多少满足查询的记录数量的比例，注意是百分比，不是具体记录数。

一、explain

　　1.id

　　1.SQL执行顺序：从大到小的执行.如果相等先执行上面的，再执行下面的。（id号为sql代码中select从左到右出现的顺序号）
　　
　　2. select_type就是select类型,可以有以下几种
　　(1) SIMPLE
　　简单Select(不使用UNION或子查询等) 例如:　
程序代码
mysql> explain select * from t3 where id=3952602;
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
　　| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
　　| 1 | SIMPLE | t3 | const | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4 | const | 1 | |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+

　　(6).SUBQUERY
　　子查询中的第一个Select.
程序代码
mysql> explain select * from t3 where id = (select id from t3 where id=3952602 ) ;
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------------+
　　| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------------+
　　| 1 | PRIMARY | t3 | const | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4 | const | 1 | |
　　| 2 | SUBQUERY | t3 | const | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4 | | 1 | Using index |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------------+

　　例如:
程序代码
mysql> explain select * from t3 where id=3952602;
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
　　| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
　　| 1 | SIMPLE | t3 | const | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4 | const | 1 | |
　　+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+

　　(3). eq_ref
　　对于每个来自于前面的表的行组合，从该表中读取一行。这可能是最好的联接类型，除了const类型。它用在一个索引的所有部分被联接使用并且索引是UNIQUE或PRIMARY KEY。
　　eq_ref可以用于使用= 操作符比较的带索引的列。比较值可以为常量或一个使用在该表前面所读取的表的列的表达式。
　　在下面的例子中，MySQL可以使用eq_ref联接来处理ref_tables：
程序代码
Select * FROM ref_table,other_table
　　Where ref_table.key_column=other_table.column;
　　Select * FROM ref_table,other_table
　　Where ref_table.key_column_part1=other_table.column
　　AND ref_table.key_column_part2=1;
　　

　　例如
程序代码
mysql> create unique index idx_t3_id on t3(id) ;
　　Query OK, 1000 rows affected (0.03 sec)
　　Records: 1000 Duplicates: 0 Warnings: 0
　　mysql> explain select * from t3,t4 where t3.id=t4.accountid;
　　+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
　　| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
　　+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
　　| 1 | SIMPLE | t4 | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 1000 | |
　　| 1 | SIMPLE | t3 | eq_ref | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4 | dbatest.t4.accountid | 1 | |
　　+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+

　　(4).ref
　　对于每个来自于前面的表的行组合，所有有匹配索引值的行将从这张表中读取。如果联接只使用键的最左边的前缀，或如果键不是UNIQUE或PRIMARY KEY(换句话说，如果联接不能基于关键字选择单个行的话)，则使用ref。如果使用的键仅仅匹配少量行，该联接类型是不错的。
　　ref可以用于使用=或<=>操作符的带索引的列。
　　在下面的例子中，MySQL可以使用ref联接来处理ref_tables：
程序代码
Select * FROM ref_table Where key_column=expr;
Select * FROM ref_table,other_table
Where ref_table.key_column=other_table.column;
Select * FROM ref_table,other_table
Where ref_table.key_column_part1=other_table.column
AND ref_table.key_column_part2=1;

　　例如:
程序代码
mysql> drop index idx_t3_id on t3;
　　Query OK, 1000 rows affected (0.03 sec)
　　Records: 1000 Duplicates: 0 Warnings: 0
　　mysql> create index idx_t3_id on t3(id) ;
　　Query OK, 1000 rows affected (0.04 sec)
　　Records: 1000 Duplicates: 0 Warnings: 0
　　mysql> explain select * from t3,t4 where t3.id=t4.accountid;
　　+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
　　| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
　　+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
　　| 1 | SIMPLE | t4 | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 1000 | |
　　| 1 | SIMPLE | t3 | ref | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4 | dbatest.t4.accountid | 1 | |
　　+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
　　2 rows in set (0.00 sec)

　　(5). ref_or_null
　　该联接类型如同ref，但是添加了MySQL可以专门搜索包含NULL值的行。在解决子查询中经常使用该联接类型的优化。
　　在下面的例子中，MySQL可以使用ref_or_null联接来处理ref_tables：
Select * FROM ref_table
Where key_column=expr or key_column IS NULL;

　　(7). unique_subquery
　　该类型替换了下面形式的IN子查询的ref：
value IN (Select primary_key FROM single_table Where some_expr)

　　unique_subquery是一个索引查找函数，可以完全替换子查询，效率更高。
　　(8).index_subquery
　　该联接类型类似于unique_subquery。可以替换IN子查询，但只适合下列形式的子查询中的非唯一索引：
程序代码
value IN (Select key_column FROM single_table Where some_expr)

　　该联接类型与ALL相同，除了只有索引树被扫描。这通常比ALL快，因为索引文件通常比数据文件小。
　　当查询只使用作为单索引一部分的列时，MySQL可以使用该联接类型。
　　(11). ALL
　　对于每个来自于先前的表的行组合，进行完整的表扫描。如果表是第一个没标记const的表，这通常不好，并且通常在它情况下很差。通常可以增加更多的索引而不要使用ALL，使得行能基于前面的表中的常数值或列值被检索出。
　　5.possible_keys
　　possible_keys列指出MySQL能使用哪个索引在该表中找到行。注意，该列完全独立于EXPLAIN输出所示的表的次序。这意味着在possible_keys中的某些键实际上不能按生成的表次序使用。
　　如果该列是NULL，则没有相关的索引。在这种情况下，可以通过检查Where子句看是否它引用某些列或适合索引的列来提高你的查询性能。如果是这样，创造一个适当的索引并且再次用EXPLAIN检查查询
　　6. key
　　key列显示MySQL实际决定使用的键(索引)。如果没有选择索引，键是NULL。要想强制MySQL使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用FORCE INDEX、USE INDEX或者IGNORE INDEX。
　　7.key_len
　　key_len列显示MySQL决定使用的键长度。如果键是NULL，则长度为NULL。
　　使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好
　　8. ref
　　ref列显示使用哪个列或常数与key一起从表中选择行。
　　9. rows
　　rows列显示MySQL认为它执行查询时必须检查的行数。
　　10. Extra
　　该列包含MySQL解决查询的详细信息,下面详细.
　　(1).Distinct
　　一旦MYSQL找到了与行相联合匹配的行，就不再搜索了
　　(2).Not exists
　　MYSQL优化了LEFT JOIN，一旦它找到了匹配LEFT JOIN标准的行，
　　就不再搜索了
　　(3).Range checked for each
　　Record(index map:#)
　　没有找到理想的索引，因此对于从前面表中来的每一个行组合，MYSQL检查使用哪个索引，并用它来从表中返回行。这是使用索引的最慢的连接之一
　　(4).Using filesort
　　看到这个的时候，查询就需要优化了。MYSQL需要进行额外的步骤来发现如何对返回的行排序。它根据连接类型以及存储排序键值和匹配条件的全部行的行指针来排序全部行
　　(5).Using index
　　列数据是从仅仅使用了索引中的信息而没有读取实际的行动的表返回的，这发生在对表的全部的请求列都是同一个索引的部分的时候
　　(6).Using temporary
　　看到这个的时候，查询需要优化了。这里，MYSQL需要创建一个临时表来存储结果，这通常发生在对不同的列集进行ORDER BY上，而不是GROUP BY上
　　(7).Using where
　　使用了Where从句来限制哪些行将与下一张表匹配或者是返回给用户。如果不想返回表中的全部行，并且连接类型ALL或index，这就会发生，或者是查询有问题

二、 optimizer_trace

从MySQL5.6版本开始，optimizer_trace 可支持把MySQL查询执行计划树打印出来，对DBA深入分析SQL执行计划，COST成本都非常有用，打印的内部信息比较全面。默认是关闭的，功能支持动态开关，因为对性能有20%左右影响，只建议分析问题时，临时开启。

2.演示 optimizer_trace 简单的使用流程：
2.1 会话级别临时开启
mysql> set session optimizer_trace="enabled=on",end_markers_in_json=on;
2.2 执行你的SQL
select host,user,plugin from user ;
2.3 查询information_schema.optimizer_trace表
mysql> SELECT trace FROM information_schema.OPTIMIZER_TRACEG;
2.4 导入到一个命名为xx.trace的文件，然后用JSON阅读器来查看
SELECT TRACE INTO DUMPFILE “xx.trace” FROM INFORMATION_SCHEMA.OPTIMIZER_TRACE;

补充：永久开启 optimizer_trace （重启失效）
mysql> set optimizer_trace="enabled=on";

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