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MySQL的前缀索引及Oracle的类似实现

2018-01-10 00:00 罗海雄

MySQL有一个很有意思的索引类型,叫做前缀索引,它可以给某个文本字段的前面部分单独做索引,从而降低索引的大小。


其实,Oracle也有类似的实现,对于文本,它可以通过substr的函数索引,实现同样甚至更多的功能。另外,经过探索,我们发现,原来数字和时间字段,在Oracle也可以实现类似的功能。


MySQL的前缀索引


MySQL的前缀索引指的是对指定的栏位的前面几位建立的索引。

Altertable Table_Name add key(column_name(prefix_len));

或者

Createindex index_name on Table_Name(column_name(prefix_len));

建立前缀索引后,可以直接当做普通索引进行过滤。

Select ..from table_name where column_name=’…’;

前缀索引的最大的好处是降低索引的大小。另外,由于InnoDB单列索引长度不能超过767bytes,如果是text或者blob字段,直接建立索引可能会报错,而前缀索引可以绕过这一限制。

 

做个测试看一下。

delimiter;;

dropFUNCTION if exists random_str;;

CREATEFUNCTION random_str(n int) RETURNS varchar(30000)  

begin         

declarereturn_str varchar(30000) default "";         

declare iint default 0; 

whilelength(return_str) < n do         

setreturn_str=concat(return_str,md5(rand())); 

endwhile;         

returnsubstring(return_str,1,n);     

end;;

首先,创建一个生成超过1000长度的随机字符串的函数。


创建测试表

CREATETABLE TEST_PREFIX_IND (

       ID INT(10) PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,

       NORMAL_STR VARCHAR(20) ,

       LONG_STR VARCHAR(1000),

       TEXT_STR TEXT,

       BLOB_STR BLOB

 );

插入10000行记录:

drop  procedure if exists init_test_prefix_ind;;

createprocedure init_test_prefix_ind(n int)

begin         

declare iint default 0; 

while i< n do         

insertinto test_prefix_ind(NORMAL_STR,long_str,  TEXT_STR,BLOB_STR)

values(random_str(20),random_str(rand()*1000+1),random_str(rand()*1000+1),random_str(rand()*300+1));

seti=i+1;

endwhile;         

end;;

callinit_test_prefix_ind(10000);;

尝试在类型为varchar(1000)的LONG_STR创建索引

altertable test_prefix_ind add key(LONG_STR);;

成功了,但是Sub_part显示为767,表示系统自动创建了前缀长度为767的前缀索引;



看看大小: 8992k



尝试在TEXT和BLOB的栏位上直接创建索引

mysql> alter table test_prefix_ind add key(text_str);

ERROR 1170 (42000): BLOB/TEXT column 'text_str' used in key specification without a key length

mysql> alter table test_prefix_ind add key(blob_str);;

ERROR 1170 (42000): BLOB/TEXT column 'blob_str' used in key specification without a key length

在TEXT和BLOB栏位上建立索引,必须指定前缀长度。

alter table test_prefix_ind add key(text_str(30));;

看看大小,528k(9520-8992), 远远小于LONG_STR的8992k.



alter table test_prefix_ind add key(blob_str(30));;

看看大小,544k(10064-9520)。



看看几个表的前缀长度和大小。前缀长度显著降低了索引的大小。



看看查询是否能正常进行:



可以使用上索引。


前缀索引长度的选择


对于一个可能挺长的栏位,怎么判断合适的前缀索引呢?

简单做法:

Select count(distinct substr(long_str,1,5))/count(*) from test_prefix_ind;

炫一点的写法,通过一些小技巧,可以在同一个SQL里遍历多个值,同时查看多个值的选择度。

select R,count(distinct substr(long_str,1,R))/count(*)

from

(SELECT @rownum:=ceil(@rownum*1.4) AS  R

 FROM (SELECT @rownum:=1) r,test_prefix_ind limit 1,10

 ) R,test_prefix_ind T

 group by R;;



对于这个表,由于数据是随机的,所以,前5位已经足够好。


我们创建一个前缀长度为5的前缀索引。

alter table test_prefix_ind add key(long_str(5));

看看大小,仅仅258k(10320-10064),远低于最早创建的8992k



测试一下性能,有前缀索引时:



删除索引后,性能差距很明显:



Oracle的类似实现


从前面的做法中,我们可以发现,前缀索引本质上就是把栏位的前N位作为索引,这个看起来,很像Oracle的函数索引。类似于:

Create index index_name on table_name(substr(column_name,1,<length>) );

对于Oracle的函数索引,我们一个比较深的印象就是,where条件必须和函数索引里的表达式一致,才能利用上函数索引。但既然MySQL可以用前缀索引,作为老前辈的Oracle, 似乎应该也能实现才对。


我们来看看,在Oracle里面,是否能够实现同样的功能。


创建表格:

Create table test_substr as

select object_id,object_name||dbms_random.string('x',dbms_random.value(1,1000) as object_name,created from all_objects ,

(select * from dual connect by level < 100)

where rownum < 10000;

创建substr的函数索引:

Create index test_substr_inx on test_substr(substr(object_name,1,5));

看看执行计划:



神奇的事情发生了,的确走了索引,Oracle也支持前缀索引~~


我们可以看到,找谓词中,增加了一个原来语句中没有的东西:



换成绑定变量看看:



可以看到,谓词中变成了:



为什么多了这个东西?因为,从逻辑上来说:

select * from test_substr where object_name=:a;

select * from test_substr where object_name=:a and substr(object_name,1,5)=substr(:a,1,5);

是百分百等价的。Oracle相当于自动做了语义上的优化。


有兴趣的,可以做个10053。Oracle内部实际进行执行计划解析的,就是这样一个SQL。

SELECT * FROM TEST_SUBSTR WHERE OBJECT_NAME=:A AND SUBSTR(OBJECT_NAME,1,5)=SUBSTR(:A,1,5);

看看如果创建普通索引,空间占用是多少。

Create index test_substr_inx2 on test_substr(object_name);



大小分别是7M256K.


但Oracle仅止于此吗?我们在来试试看另一个SQL, 这次,我们在条件上也使用substr,但是长度不为5。



果然还是可以的。因为逻辑上来说

select * from test_substr

 where substr(object_name,1,<N>)=:a;

在N>=5的时候,

select * from test_substr

where substr(object_name,1,<N>)=:a and substr(object_name,1,5)=substr(:a,1,5);

还是等价的。所以优化器还是可以继续加一个谓词。


当然,如果把WHERE条件中substr换成小于5的值,就不再能用得上索引。因为无法直接换为等价的、又带有substr(object_name,1,5)的语句。


Oracle时间、数字上的前缀索引


仅仅就这样吗?除了字符类型之外,数字类型和时间类型是否也支持?


我们再看看。


在刚才的表的基础上,创建时间类型上的trunc函数索引。

Create index test_trunc_date_inx on test_substr(trunc(created));

看看执行计划:



没问题,还是可以的。


创建数字类型上的trunc函数索引:

create index test_trunc_number on TEST_SUBSTR(trunc(object_id));



实际上,问题的关键在于等价与优化器的内部改写。


我们最后再看另一个例子。


建另一个表,相当栏位长度最长为5。

create table test_scale (object_name varchar2(5));

insert into test_scale select substr(object_name,1,5) from all_objects;

create index test_scale_str_inx in test_scale(object_name);

来看看这个语句的执行效果

select * from  test_scale where object_name = 'DBA_TABLES';



神奇的事情再次发生,autotrace中db block gets/consistent gets都为0,这代表数据库根本就没去访问表。


原因很简单,‘DBA_TABLES’这个值长度大于5, 超出了表定义中的varchar2(5)了。object_name = ‘DBA_TABLES’就等价于恒否的条件了。这个,在10053里也找不到,但的确存在。


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