数据库实践丨MySQL多表join分析

Join并行

Join并行

1. 多表join介绍

2. 多表Join的方式

• 不使用Join buffer
• 使用Join buffer

3. Join执行流程（老执行器）

1. 多表join介绍

JOIN子句用于根据两个或多个表之间的相关列来组合它们。 例如：

Orders：

Customers：

[code]SELECT Orders.OrderID, Customers.CustomerName, Orders.OrderDateFROM OrdersINNER JOIN Customers ON Orders.CustomerID=Customers.CustomerID;

2. 多表Join的方式

Hash join使用新执行器实现，在这里不做讨论

MySQL支持的都是Nested-Loop Join，以及它的变种。

不使用Join buffer

a) Simple Nested-Loop

对r表的每一行，完整扫描s表，根据r[i]-s[i]组成的行去判断是否满足条件，并返回满足条件的结果给客户端。

[code]mysql> show create table t1;+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                   |+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| t1    | CREATE TABLE `t1` ( `id` int(11) NOT NULL) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> show create table t3;+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                       |+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| t3    | CREATE TABLE `t3` ( `id` int(11) DEFAULT NULL) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> explain select /*+ NO_BNL() */ * from t1, t3 where t1.id = t3.id;+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |   100.00 | NULL        ||  1 | SIMPLE      | t3    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |    50.00 | Using where |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

b) Index Nested-Loop

对r表的每一行，先根据连接条件去查询s表索引，然后回表查到匹配的数据，并返回满足条件的结果给客户端。

[code]mysql> show create table t2;+-------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                                          |+-------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| t2    | CREATE TABLE `t2` ( `id` int(11) NOT NULL, KEY `index1` (`id`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> explain select * from t1, t2 where t1.id = t2.id;+----+-------------+-------+------------+------+---------------+--------+---------+------------+------+----------+-------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key    | key_len | ref        | rows | filtered | Extra       |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+--------+---------+------------+------+----------+-------------+|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL   | NULL    | NULL       |    2 |   100.00 | NULL        ||  1 | SIMPLE      | t2    | NULL       | ref  | index1        | index1 | 4       | test.t1.id |    1 |   100.00 | Using index |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+--------+---------+------------+------+----------+-------------+2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

使用Join buffer

a) Block Nested Loop

从r表读取一部分数据到join cache中，当r表数据读完或者join cache满后，做join操作。

[code]JOIN_CACHE_BNL::join_matching_records(){ do {   //读取s表的每一行   qep_tab->table()->file->position(qep_tab->table()->record[0]);   //针对s的每一行，遍历join buffer   for(each record in join buffer) {     get_record();     rc = generate_full_extensions(get_curr_rec());     //如果不符合条件，直接返回     if (rc != NESTED_LOOP_OK) return rc;   } } while(!(error = iterator->Read()))}

[code]mysql> explain select  * from t1, t3 where t1.id = t3.id;+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |   100.00 | NULL                                               ||  1 | SIMPLE      | t3    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |    50.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

b) Batched Key Access

从r表读取一部分数据到join cache中，s表中记录r表被连接的列的值作为索引，查询所有符合条件的索引，然后将这些符合条件的索引排序，然后统一回表查询记录。

其中，对于每一个cached record，都会有一个key，通过这个key去s表扫描所需的数据。

[code]dsmrr_fill_buffer(){ while((rowids_buf_cur < rowids_buf_end) &&       !(res = h2->handler::multi_range_read_next(&range_info))){   //下压的index条件   if (h2->mrr_funcs.skip_index_tuple &&       h2->mrr_funcs.skip_index_tuple(h2->mrr_iter, curr_range->ptr))     continue;   memcpy(rowids_buf_cur, h2->ref, h2->ref_length); } varlen_sort(     rowids_buf, rowids_buf_cur, elem_size,     [this](const uchar *a, const uchar *b) { return h->cmp_ref(a, b) < 0; });}dsmrr_next(){ do{   if (rowids_buf_cur == rowids_buf_last) {     dsmrr_fill_buffer();   }   // first match   if (h2->mrr_funcs.skip_record &&       h2->mrr_funcs.skip_record(h2->mrr_iter, (char *)cur_range_info, rowid))     continue;   res = h->ha_rnd_pos(table->record[0], rowid);   break; } while(true);}JOIN_CACHE_BKA::join_matching_records(){ while (!(error = file->ha_multi_range_read_next((char **)&rec_ptr))) {   get_record_by_pos(rec_ptr);   rc = generate_full_extensions(rec_ptr);     if (rc != NESTED_LOOP_OK) return rc; }}

[code]mysql> show create table t1;+-------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                                                    |+-------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| t1    | CREATE TABLE `t1` ( `f1` int(11) DEFAULT NULL, `f2` int(11) DEFAULT NULL) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> show create table t2;+-------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                                                                                                   |+-------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| t2    | CREATE TABLE `t2` ( `f1` int(11) NOT NULL, `f2` int(11) NOT NULL, `f3` char(200) DEFAULT NULL, KEY `f1` (`f1`,`f2`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> explain SELECT /*+ BKA() */ t2.f1, t2.f2, t2.f3 FROM t1,t2 WHERE t1.f1=t2.f1 AND t2.f2 BETWEEN t1.f1 and t1.f2 and t2.f2 + 1 >= t1.f1 + 1;+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+---------------------------------------------------------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref         | rows | filtered | Extra                                                         |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+---------------------------------------------------------------+|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL        |    3 |   100.00 | Using where                                                   ||  1 | SIMPLE      | t2    | NULL       | ref  | f1            | f1   | 4       | test1.t1.f1 |    7 |    11.11 | Using index condition; Using join buffer (Batched Key Access) |+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+---------------------------------------------------------------+2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

c) Batched Key Access(unique)

与Batched Key Access不同的是，r中的列是s的唯一索引，在r记录写入join cache的时候，会记录一个key的hash table，仅针对不同的key去s表中查询。（疑问，为什么只有unique的时候才能用这种方式？不是unique的话，s表中可能会扫描出多条数据，也可以用这种方式去处理，减少s表的重复扫描）。

[code]JOIN_CACHE_BKA_UNIQUE::join_matching_records(){ while (!(error = file->ha_multi_range_read_next((char **)&key_chain_ptr))) {   do(each record in chain){     get_record_by_pos(rec_ptr);     rc = generate_full_extensions(rec_ptr);       if (rc != NESTED_LOOP_OK) return rc;     } }}

[code]mysql> show create table city;+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table | Create Table                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       |+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| city  | CREATE TABLE `city` ( `ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `Name` char(35) NOT NULL DEFAULT \'\', `Country` char(3) NOT NULL DEFAULT \'\', `Population` int(11) NOT NULL DEFAULT \'0\', PRIMARY KEY (`ID`), KEY `Population` (`Population`), KEY `Country` (`Country`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+-------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec)mysql> show create table country;+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| Table   | Create Table                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      |+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+| country | CREATE TABLE `country` ( `Code` char(3) NOT NULL DEFAULT \'\', `Name` char(52) NOT NULL DEFAULT \'\', `SurfaceArea` float(10,2) NOT NULL DEFAULT \'0.00\', `Population` int(11) NOT NULL DEFAULT \'0\', `Capital` int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`Code`), UNIQUE KEY `Name` (`Name`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+1 row in set (0.01 sec)mysql> EXPLAIN SELECT city.Name, country.Name FROM city,country WHERE city.country=country.Code AND  country.Name LIKE \'L%\' AND city.Population > 100000;+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+---------+---------+--------------------+------+----------+--------------------------------------------------------------+| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys      | key     | key_len | ref                | rows | filtered | Extra                                                        |+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+---------+---------+--------------------+------+----------+--------------------------------------------------------------+|  1 | SIMPLE      | country | NULL       | index | PRIMARY,Name       | Name    | 208     | NULL               |    1 |   100.00 | Using where; Using index                                     ||  1 | SIMPLE      | city    | NULL       | ref   | Population,Country | Country | 12      | test1.country.Code |    1 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Batched Key Access (unique)) |+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+---------+---------+--------------------+------+----------+--------------------------------------------------------------+2 rows in set, 1 warning (0.01 sec)

3. Join执行流程（老执行器）

[code]sub_select <--------------------------------------------+ | -> iterator::read() // 读一行数据                    | | -> evaluate_join_record()  //检查这行数据是否符合条件 | | -> next_select() ---+                               |                       |                               |sub_select_op  <--------+                               | | -> op->put_record() // 前表数据写入join cache        |   | -> put_record_in_cache()                          |   | -> join->record()                                 |     | -> join_matching_records()                      |       | -> (qep_tab->next_select)(join, qep_tab + 1, 0) // 继续调用next_select   | -> end_send()

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