這個(gè) MySQL bug 99% 的人會(huì)踩坑!

你好，我是坤哥

這周收到一個(gè) sentry 報(bào)警，如下 SQL 查詢超時(shí)了。

select * from order_info where uid = 5837661 order by id asc limit 1

執(zhí)行show create table order_info 發(fā)現(xiàn)這個(gè)表其實(shí)是有加索引的

CREATE TABLE `order_info` (
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `uid` int(11) unsigned,
  `order_status` tinyint(3) DEFAULT NULL,
  ... 省略其它字段和索引
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_uid_stat` (`uid`,`order_status`),
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8

理論上執(zhí)行上述 SQL 會(huì)命中 idx_uid_stat 這個(gè)索引，但實(shí)際執(zhí)行 explain 查看

explain select * from order_info where uid = 5837661 order by id asc limit 1

可以看到它的 possible_keys（此 SQL 可能涉及到的索引） 是 idx_uid_stat，但實(shí)際上（key）用的卻是全表掃描

我們知道 MySQL 是基于成本來(lái)選擇是基于全表掃描還是選擇某個(gè)索引來(lái)執(zhí)行最終的執(zhí)行計(jì)劃的，所以看起來(lái)是全表掃描的成本小于基于 idx_uid_stat 索引執(zhí)行的成本，不過(guò)我的第一感覺(jué)很奇怪，這條 SQL 雖然是回表，但它的 limit 是 1，也就是說(shuō)只選擇了滿足 uid = 5837661 中的其中一條語(yǔ)句，就算回表也只回一條記錄，這種成本幾乎可以忽略不計(jì)，優(yōu)化器怎么會(huì)選擇全表掃描呢。

為了查看 MySQL 優(yōu)化器為啥選擇了全表掃描，我打開(kāi)了 optimizer_trace 來(lái)一探究竟

畫(huà)外音：在MySQL 5.6 及之后的版本中，我們可以使用 optimizer trace 功能查看優(yōu)化器生成執(zhí)行計(jì)劃的整個(gè)過(guò)程

使用 optimizer_trace 的具體過(guò)程如下

SET optimizer_trace="enabled=on";        // 打開(kāi) optimizer_trace
SELECT * FROM order_info where uid = 5837661 order by id asc limit 1
SELECT * FROM information_schema.OPTIMIZER_TRACE;    // 查看執(zhí)行計(jì)劃表
SET optimizer_trace="enabled=off"; // 關(guān)閉 optimizer_trace

MySQL 優(yōu)化器首先會(huì)計(jì)算出全表掃描的成本，然后選出該 SQL 可能涉及到的所有索引并且計(jì)算索引的成本，然后選出所有成本最小的那個(gè)來(lái)執(zhí)行，來(lái)看下 optimizer trace 給出的關(guān)鍵信息

{
  "rows_estimation": [
    {
      "table": "`rebate_order_info`",
      "range_analysis": {
        "table_scan": {
          "rows": 21155996,
          "cost": 4.45e6    // 全表掃描成本
        }
      },
      ...
      "analyzing_range_alternatives": {
          "range_scan_alternatives": [
          {
            "index": "idx_uid_stat",
            "ranges": [
            "5837661 <= uid <= 5837661"
            ],
            "index_dives_for_eq_ranges": true,
            "rowid_ordered": false,
            "using_mrr": false,
            "index_only": false,
            "rows": 255918,
            "cost": 307103,            // 使用idx_uid_stat索引的成本
            "chosen": true
            }
          ],
       "chosen_range_access_summary": {    // 經(jīng)過(guò)上面的各個(gè)成本比較后選擇的最終結(jié)果
         "range_access_plan": {
             "type": "range_scan",
             "index": "idx_uid_stat",  // 可以看到最終選擇了idx_uid_stat這個(gè)索引來(lái)執(zhí)行
             "rows": 255918,
             "ranges": [
             "58376617 <= uid <= 58376617"
             ]
         },
         "rows_for_plan": 255918,
         "cost_for_plan": 307103,
         "chosen": true
         }
         }  
    ...

可以看到全表掃描的成本是 4.45e6，而選擇索引 idx_uid_stat 的成本是 307103，遠(yuǎn)小于全表掃描的成本，而且從最終的選擇結(jié)果（chosen_range_access_summary）來(lái)看，確實(shí)也是選擇了 idx_uid_stat 這個(gè)索引，但為啥從 explain 看到的選擇是執(zhí)行 PRIMARY 也就是全表掃描呢，難道這個(gè)執(zhí)行計(jì)劃有誤？

仔細(xì)再看了一下這個(gè)執(zhí)行計(jì)劃，果然發(fā)現(xiàn)了貓膩，執(zhí)行計(jì)劃中有一個(gè) reconsidering_access_paths_for_index_ordering 選擇引起了我的注意

{
    "reconsidering_access_paths_for_index_ordering": {
    "clause": "ORDER BY",
    "index_order_summary": {
      "table": "`rebate_order_info`",
      "index_provides_order": true,
      "order_direction": "asc",
      "index": "PRIMARY",    // 可以看到選擇了主鍵索引
      "plan_changed": true,
      "access_type": "index_scan"
        }
    }
}

這個(gè)選擇表示由于排序的原因再進(jìn)行了一次索引選擇優(yōu)化，由于我們的 SQL 使用了 id 排序（order by id asc limit 1）,優(yōu)化器最終選擇了 PRIMARY 也就是全表掃描來(lái)執(zhí)行，也就是說(shuō)這個(gè)選擇會(huì)無(wú)視之前的基于索引成本的選擇，為什么會(huì)有這樣的一個(gè)選項(xiàng)呢，主要原因如下：

The short explanation is that the optimizer thinks — or should I say hopes — that scanning the whole table (which is already sorted by the id field) will find the limited rows quick enough, and that this will avoid a sort operation. So by trying to avoid a sort, the optimizer ends-up losing time scanning the table.

從這段解釋可以看出主要原因是由于我們使用了 order by id asc 這種基于 id 的排序?qū)懛ǎ瑑?yōu)化器認(rèn)為排序是個(gè)昂貴的操作，所以為了避免排序，并且它認(rèn)為 limit n 的 n 如果很小的話即使使用全表掃描也能很快執(zhí)行完，所以它選擇了全表掃描，也就避免了 id 的排序（全表掃描其實(shí)就是基于 id 主鍵的聚簇索引的掃描，本身就是基于 id 排好序的）

如果這個(gè)選擇是對(duì)的那也罷了，然而實(shí)際上這個(gè)優(yōu)化卻是有 bug 的！實(shí)際選擇 idx_uid_stat 執(zhí)行會(huì)快得多（只要 28 ms）！網(wǎng)上有不少人反饋這個(gè)問(wèn)題，而且出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題基本只與 SQL 中出現(xiàn) order by id asc limit n這種寫法有關(guān)，如果 n 比較小很大概率會(huì)走全表掃描，如果 n 比較大則會(huì)選擇正確的索引。

這個(gè) bug 最早追溯到 2014 年，不少人都呼吁官方及時(shí)修正這個(gè)bug，可能是實(shí)現(xiàn)比較困難，直到 MySQL 5.7，8.0 都還沒(méi)解決，所以在官方修復(fù)前我們要盡量避免這種寫法，如果一定要用這種寫法，怎么辦呢，主要有兩種方案

1. 使用 force index 來(lái)強(qiáng)制使用指定的索引，如下：

select * from order_info force index(idx_uid_stat) where uid = 5837661 order by id asc limit 1

這種寫法雖然可以，但不夠優(yōu)雅，如果這個(gè)索引被廢棄了咋辦？于是有了第二種比較優(yōu)雅的方案

2. 使用 order by (id+0) 方案，如下

select * from order_info where uid = 5837661 order by (id+0) asc limit 1

這種方案也可以讓優(yōu)化器選擇正確的索引，更推薦！為什么這個(gè) trick 可以呢，因?yàn)榇?SQL 雖然是按 id 排序的，但在 id 上作了加法這樣耗時(shí)的操作(雖然只是加個(gè)無(wú)用的 0，但足以騙過(guò)優(yōu)化器)，優(yōu)化器認(rèn)為此時(shí)基于全表掃描會(huì)更耗性能，于是會(huì)選擇基于成本大小的方式來(lái)選擇索引

巨人的肩膀

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