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【CDA干货】MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践
2025-07-21
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MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践

MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践

在 MySQL 数据库的查询优化中,执行计划(EXPLAIN输出)是开发者和 DBA 分析查询性能的核心工具。其中,rows列作为执行计划的关键指标,代表优化器估计的当前操作需要扫描的行数。这个数值直接反映了查询的效率 —— 行数越少,查询通常越高效。但很多人对这个数值的计算逻辑感到困惑:它究竟是怎么来的?为何有时会与实际扫描行数相差较大?本文将从原理到实践,全面解析 MySQL 执行计划中rows的计算逻辑。

一、rows 的核心作用:优化器的 “决策依据”

在深入计算逻辑前,需先明确rows的本质:它是 MySQL 优化器基于统计信息数据分布规律,对查询执行过程中需要访问的行数的 “预测值”,而非实际执行时的真实扫描行数。

优化器的核心任务是选择最优执行计划(如全表扫描还是索引扫描、多表连接的顺序等),而rows值是优化器判断成本的重要依据。例如,对于一个简单的过滤查询,优化器会比较 “全表扫描估计的 rows” 和 “索引扫描估计的 rows”,选择成本更低的方案。因此,rows的准确性直接影响优化器决策的合理性。

二、rows 计算的核心依据:统计信息

MySQL 优化器之所以能 “估计” 行数,依赖于数据库收集的统计信息(statistics)。这些信息存储在系统表中(如mysql.innodb_index_statsmysql.innodb_table_stats),记录了表、索引、列的数据分布特征。统计信息是rows计算的 “原始数据”,主要包括以下关键指标:

1. 表级统计信息

  • 总行数(table_rows):表中记录的估计总数量。对于 InnoDB 表,这个值并非实时精确值,而是通过采样计算的近似值(具体采样逻辑后文详述)。

  • 数据长度(data_length):表数据占用的存储空间,用于辅助判断表的 “大小”。

2. 索引级统计信息

  • 基数(Cardinality)索引列中不重复值的估计数量。例如,一个性别列(值为 “男”“女”)的基数约为 2,而一个用户 ID 列的基数接近表的总行数。基数直接影响索引的 “选择性”(Selectivity,即不重复值占总行数的比例),选择性越高(基数越大),索引过滤效果越好。

  • 索引深度(index_depth)索引 B + 树的高度,影响索引扫描的 IO 成本。

3. 列级统计信息

  • 值分布(value distribution):部分列的直方图(Histogram)统计,记录列值的分布范围和频率。例如,一个订单金额列的直方图可能显示 “0-100 元占 60%,100-500 元占 30%” 等分布特征,帮助优化器更精准地估计过滤条件后的行数。

三、不同操作场景下 rows 的具体计算逻辑

rows的计算方式并非一成不变,而是根据查询操作的类型(如全表扫描、索引扫描、连接查询)动态调整。以下是常见场景的计算逻辑:

1. 全表扫描(type: ALL)

当查询无法使用索引(如无合适索引、条件过于宽泛)时,优化器会选择全表扫描,此时rows的估计值主要基于表级统计信息中的总行数(table_rows)

例如,对于一张user表,table_rows统计值为 10000,执行EXPLAIN SELECT * FROM user时,rows列通常会接近 10000。但需注意:table_rows是 InnoDB 通过采样计算的近似值(默认采样 8 个数据页),若表数据分布不均或采样偏差rows可能与实际总行数存在差异。

2. 索引扫描(type: ref、range、index 等)

当查询使用索引时,rows的计算依赖于索引的基数、选择性及查询条件,核心公式可简化为:

估计扫描行数 = 索引过滤后的基数 × 数据分布系数  

具体场景如下:

  • 等值查询(ref 类型):如WHERE age = 30,优化器会先通过索引统计获取age列的基数,计算 “值 = 30” 的选择性(即该值在列中的占比),再用表总行数乘以选择性,得到估计行数。 例:

    例:user表总行数 10000,age列基数为 50(假设年龄分布在 18-67 岁,共 50 个可能值),则 “age=30” 的选择性约为 1/50,估计行数为 10000 × (1/50) = 200。

  • 范围查询(range 类型):如WHERE price BETWEEN 100 AND 500,优化器会结合索引直方图统计(若启用)或索引值的分布范围,估算范围内的值占总基数的比例,再乘以总行数。 例:

    例:product表总行数 50000,price索引基数为 10000,若统计显示 “100-500 元” 的价格占比约 20%,则估计行数为 50000 × 20% = 10000。

  • 索引全扫描(index 类型):当查询需要扫描整个索引(如SELECT COUNT(*) FROM user USE INDEX(age_idx)),rows值接近索引的总记录数,该值基于索引的统计信息(如innodb_index_stats中的sum_of_rows)。

3. 连接查询(JOIN)

多表连接时,rows的计算更为复杂,优化器需估计每一步连接的 “驱动表” 和 “被驱动表” 的扫描行数,核心逻辑基于嵌套循环连接的成本模型:

总估计行数 = 驱动表估计行数 × 被驱动表单条驱动记录的匹配行数  

例如,SELECT * FROM order o JOIN user u ON o.user_id = ``u.id,优化器会先确定驱动表(如order表,估计行数 1000),再根据user表中id索引的基数,计算每条order记录匹配的user记录数(假设id是主键,基数 = 总行数,匹配行数 = 1),则总rows估计为 1000 × 1 = 1000。

四、影响 rows 估计准确性的关键因素

实际使用中,rows估计值与真实值的偏差往往源于以下因素,需重点关注:

1. 统计信息过时或缺失

MySQL 的统计信息默认通过采样更新(InnoDB 默认每 10% 数据变更触发自动更新,或通过ANALYZE TABLE手动更新)。若表数据频繁插入、删除或更新,统计信息未及时更新,会导致table_rows、基数等指标失真,进而影响rows估计。

例如,一张表刚插入 10 万条新数据但未更新统计信息,优化器仍使用旧的table_rows(如 5 万),此时rows估计会远小于实际值。

2. 数据分布极端不均

当列数据存在 “长尾分布”(如某值占比 90%,其他值共占 10%),采样统计可能无法准确捕捉分布特征。例如,status列中 90% 的值为 “normal”,10% 为 “error”,优化器基于采样可能误判 “status='normal'” 的选择性为 50%,导致rows估计偏差

3. 索引失效或使用不当

索引存在重复值过多(选择性低)、索引碎片严重等问题,优化器可能低估或高估索引扫描的行数。例如,对一个选择性极低的索引(如性别列)执行查询,优化器可能认为 “索引扫描 rows” 与 “全表扫描 rows” 接近,进而选择全表扫描,导致执行计划不符合预期。

4. 复杂查询的估计误差累积

对于包含子查询、聚合函数(GROUP BY)、排序(ORDER BY)的复杂查询,优化器需对多个步骤的rows进行估计,误差会逐步累积,导致最终rows值与实际偏差较大。

五、优化 rows 估计准确性的实践方法

要让rows值更接近实际扫描行数,需从统计信息维护、数据设计和查询优化三方面入手:

1. 及时更新统计信息

  • 对频繁变更的表定期执行ANALYZE TABLE table_name,强制更新统计信息(InnoDB 会重新采样计算table_rows、基数等)。

  • 调整统计信息采样参数:通过innodb_stats_persistent_sample_pages(持久化统计采样页数量,默认 20)或innodb_stats_transient_sample_pages(临时统计采样页数量,默认 8)提高采样精度(需权衡性能开销)。

2. 优化数据分布与索引设计

  • 避免在低选择性列上创建索引(如性别、状态等),此类索引rows估计和查询效率提升有限。

  • 对高选择性列(如用户 ID、订单号)建立索引,并通过SHOW INDEX FROM table_name定期检查索引基数是否合理。

3. 结合实际执行计划调优查询

  • rows估计值与实际扫描行数偏差较大(可通过SHOW PROFILE或慢查询日志查看实际行数),尝试改写查询(如调整过滤条件顺序、避免子查询嵌套过深)。

  • 对复杂连接查询,通过STRAIGHT_JOIN指定连接顺序,避免优化器因rows估计错误选择低效连接方式。

六、案例:从 rows 异常看查询优化

某电商平台的订单查询 SQL 执行缓慢,EXPLAIN输出显示rows估计为 1000,但实际扫描行数达 10 万。排查发现:

  1. 订单表order近期新增 50 万条数据,但未执行ANALYZE TABLEtable_rows仍为旧值 10 万,导致优化器低估总行数;

  2. 过滤条件WHERE create_time > '2023-01-01'使用的create_time索引存在大量碎片,基数统计失真,优化器误判范围查询的选择性为 1%(实际为 20%)。

解决方法:

  • 执行ANALYZE TABLE order更新统计信息,table_rows修正为 60 万;

  • 重建create_time索引ALTER TABLE order REBUILD INDEX create_time_idx),修复碎片并更新基数;

  • 优化后,rows估计值为 12000(60 万 × 20%),与实际扫描行数(11 万)接近,优化器选择了更合理的索引扫描计划,查询性能提升 80%。

结语

MySQL 执行计划中的rows值是优化器基于统计信息和数据分布的 “智能预测”,其计算逻辑贯穿查询执行的全流程。理解rows的来源、影响因素及优化方法,不仅能帮助开发者快速定位查询性能瓶颈,更能深入掌握 MySQL 优化器的工作原理。在实际工作中,需结合EXPLAIN输出、统计信息维护和数据特征分析,让rows成为查询优化的 “指路明灯”,而非误导决策的 “迷雾”。

学习入口:https://edu.cda.cn/goods/show/3814?targetId=6587&preview=0

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