数据库内核月报 - 2015 / 06

MySQL · 答疑解惑 · MySQL Sort 分页

背景

6.5号,小编在 Aliyun 的论坛中发现一位开发者提的一个问题,说 RDS 发现了一个超级大BUG,吓的小编一身冷汗 = =!!
赶紧来看看,背景是一个RDS用户创建了一张表,在一个都是NULL值的非索引字段上进行了排序并分页,用户发现第二页和第一页的数据有重复,然后以为是NULL值的问题,把这个字段都更新成相同的值,发现问题照旧。详细的信息可以登录阿里云的官方论坛查看

小编进行了尝试,确实如此,并且5.5的版本和5.6的版本行为不一致,所以,必须要查明原因。

原因调查

在MySQL 5.6的版本上,优化器在遇到order by limit语句的时候,做了一个优化,即使用了priority queue。参考伪代码:

while (get_next_sortkey())
     {
       if (using priority queue)
         push sort key into queue
       else
       {
         if (no free space in sort_keys buffers)
         {
           sort sort_keys buffer;
           dump sorted sequence to 'tempfile';
           dump BUFFPEK describing sequence location into 'buffpek_pointers';
         }
         put sort key into 'sort_keys';
       }
     }
     if (sort_keys has some elements && dumped at least once)
       sort-dump-dump as above;
     else
       don't sort, leave sort_keys array to be sorted by caller.

使用 priority queue 的目的,就是在不能使用索引有序性的时候,如果要排序,并且使用了limit n,那么只需要在排序的过程中,保留n条记录即可,这样虽然不能解决所有记录都需要排序的开销,但是只需要 sort buffer 少量的内存就可以完成排序。

之所以5.6出现了第二页数据重复的问题,是因为 priority queue 使用了堆排序的排序方法,而堆排序是一个不稳定的排序方法,也就是相同的值可能排序出来的结果和读出来的数据顺序不一致。

5.5 没有这个优化,所以也就不会出现这个问题。

解决方法

1. 索引排序字段
之前的月报中,我们讨论过三星索引的设计,其中第二条就是利用索引的有序性,如果用户在字段添加上索引,就直接按照索引的有序性进行读取并分页,从而可以规避遇到的这个问题。

2. 正确理解分页
还是要正确理解分页,分页是建立在排序的基础上,进行了数量范围分割。排序是数据库提供的功能,而分页却是衍生的出来的应用需求。在MySQL和Oracle的官方文档中提供了limit n和rownum < n的方法,但却没有明确的定义分页这个概念。还有重要的一点,虽然上面的解决方法可以缓解用户的这个问题,但按照用户的理解,依然还有问题:比如,这个表插入比较频繁,用户查询的时候,在read-committed的隔离级别下,第一页和第二页仍然会有重合。

分页一直都有这个问题,我们看分页常用的场景:1)早期的论坛 2)个人交易记录。这些场景都对数据分页都没有非常高的准确性要求。

究竟是不是BUG

究竟归于bug问题还是用户使用理解上的问题?

小编觉得应该分开看待这个问题,如果是排序的问题,那就算是BUG,如果是分页的这个问题,那它确实完成了order by的功能,也完成了limit n功能,那就不能说它是BUG,分页就纯粹变成了用户理解的问题了。

用户在使用数据库的时候常见的一些问题:

1. 不加order by的时候的排序问题
用户在使用Oracle或MySQL的时候,发现MySQL总是有序的,Oracle却很混乱,这个主要是因为Oracle是堆表,MySQL是索引聚簇表的原因。所以没有order by的时候,数据库并不保证记录返回的顺序性,并且不保证每次返回都一致的。

2. 分页问题
分页重复的问题,就如前面所描述的,分页是在数据库提供的排序功能的基础上,衍生出来的应用需求,数据库并不保证分页的重复问题。

3. NULL值和空串问题
不同的数据库对于NULL值和空串的理解和处理是不一样的,比如Oracle NULL和NULL值是无法比较的,既不是相等也不是不相等,是未知的。而对于空串,在插入的时候,MySQL是一个字符串长度为0的空串,而Oracle则直接进行NULL值处理。