数据库内核月报 - 2017 / 07

AliSQL · 特性介绍 · 支持 Invisible Indexes

前言

MySQL 8.0 引入了 Invisible Indexes 这一个特性,对于 DBA 同学来说是一大福音,索引生命周期管理除了有和无外,又多了一种形态–可见和不可见,进而对业务SQL的调优又多了一种手段。

关于 Invisible Indexes,不管是官方还是第三方,都有非常多的介绍文档,这里推荐大家可以先看下:

  1. 官方文档: Invisible Indexes
  2. 官方 server 层团队博客: MySQL 8.0: Invisible Indexes
  3. 官方 worklog: WL#8697: Support for INVISIBLE indexes
  4. Percona blog: Thoughts on MySQL 8.0 Invisible Indexes
  5. 我们的 weixiang 同学的文章:MySQL · 8.0新特性· Invisible Index

简单来说,Invisible Indexes 的特点是:对优化器来说是不可见的,但是引擎内部还是会维护这个索引,并且不可见属性的修改操只改了元数据,所以可以非常快。
当我们发现某个索引不需要,想要去掉的话,可以先把索引设置为不可见,观察下业务的反应,如果一切正常,就可以 drop 掉;如果业务有受影响,那么说明这个索引删掉会有问题,就可以快速改回来。所以相对于 DROP/ADD 索引这种比较重的操作,Invisible Indexes 就会显得非常灵活方便。

Invisible Indexes 是 server 层的特性,和引擎无关,因此所有引擎(InnoDB, TokuDB, MyISAM, etc.)都可以使用。

MySQL 官方只在 8.0 版本中支持了这一特性,考虑到 8.0 的普及还比较遥远,为了让大家能早日用上这么好的功能,我们将 Invisible Indexes 这一特性 backport 到 AliSQL 分支,目前开源分支已经支持,大家可以下载使用。

用法介绍

虽然官方文档里有详细的使用介绍,本文为了完整性,也简单介绍下使用方法。

  1. CREATE TABLE: 我们可以在建表时指定索引的不可见属性,默认是可见的。

     CREATE TABLE `t1` (
       `id` int(11) DEFAULT NULL,
       `tid` int(11) DEFAULT NULL,
       KEY `idx_tid` (`tid`) INVISIBLE
     ) ENGINE=InnoDB;
    
  2. ADD INDEX: 我们可以在后续加索引时,指定加的索引是否可见

     CREATE TABLE `t1` (
       `id` int(11) DEFAULT NULL,
       `tid` int(11) DEFAULT NULL
       ) ENGINE=InnoDB;
     CREATE INDEX idx_tid ON t1(tid) INVISIBLE;
     ALTER TABLE t1 ADD INDEX idx_tid(tid) INVISIBLE;
    
  3. ALTER INDEX: 我们可以在后续使用时,更改已有索引的可见性

     CREATE TABLE `t1` (
       `id` int(11) DEFAULT NULL,
       `tid` int(11) DEFAULT NULL,
       KEY `idx_tid` (`tid`) INVISIBLE
     ) ENGINE=InnoDB;
     ALTER TABLE t1 ALTER INDEX idx_tid VISIBLE;
    
  4. 展示信息增加:INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS 内存表和 SHOW INDEX 结果里,分别多了一个 Visible/IS_VISIBLE 字段,表示索引是否可见:

     mysql> SHOW INDEX FROM t1\G
     *************************** 1. row ***************************
     Table: t1
     Non_unique: 1
     Key_name: idx_tid
     Seq_in_index: 1
     Column_name: tid
     Collation: A
     Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
     Packed: NULL
     Null: YES
     Index_type: BTREE
     Comment:
     Index_comment:
     Visible: NO
    
     mysql> SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS where table_name='t1' AND index_name='idx_tid'\G
     *************************** 1. row ***************************
     TABLE_CATALOG: def
     TABLE_SCHEMA: test
     TABLE_NAME: t1
     NON_UNIQUE: 1
     INDEX_SCHEMA: test
     INDEX_NAME: idx_tid
     SEQ_IN_INDEX: 1
     COLUMN_NAME: tid
     COLLATION: A
     CARDINALITY: 0
     SUB_PART: NULL
     PACKED: NULL
     NULLABLE: YES
     INDEX_TYPE: BTREE
     COMMENT:
     INDEX_COMMENT:
     IS_VISIBLE: NO
     1 row in set (0.00 sec)
    

下面我们用一例子来看下:

CREATE TABLE `t1` (
  `id` int(11) DEFAULT NULL,
  `tid` int(11) DEFAULT NULL,
  KEY `idx_tid` (`tid`) /*!50616 INVISIBLE */
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;
INSERT INTO t1 VALUES(1, 2), (3, 4), (5, 6), (7, 8), (9, 10);

可以看到下面的 EXPLAIN 结果,用的是全表扫描:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE tid=4;
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | t1    | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    5 | Using where |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

如果用 FORCE INDEX 强制指定的话,会报索引不存在的错(这个官方早期版本是不会报错的,最新新版本已经fix):

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 FORCE INDEX(idx_tid) WHERE tid=4;
ERROR 1176 (42000): Key 'idx_tid' doesn't exist in table 't1'

索引改为可见之后,优化器就可以用了:

mysql> ALTER TABLE t1 ALTER INDEX idx_tid VISIBLE;
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE tid=4;
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t1    | ref  | idx_tid       | idx_tid | 5       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

虽然索引对优化器不可见,但是 MySQL 内部还是会维护索引的,包括约束条件,可以看下面这个例子:

CREATE TABLE `t2` (
`id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
`tid` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `idx_tid` (`tid`) INVISIBLE
) ENGINE=InnoDB;

mysql> INSERT INTO t2 VALUES (1, 2), (3, 4);
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> INSERT INTO t2 VALUES (5, 2);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '2' for key 'idx_tid'

可以看到虽然 idx_tid 索引不可见,但是 UNIQUE 约束还是被遵守的。

使用注意和实现区别

使用注意:
1. PK 不能设置为不可见,这里的 PK 包括显示的PK,或者因为PK不存在,被提升为 PK 的 UK;
2. 虽然设置索引的不可见属性不需要重建表,但是改变了表定义(frm),需要重新打开表,因此会请求 MDL 排它锁,如果有大事务或者长SQL,会被 block,这点使用时需要注意;
3. INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS 内存表和 SHOW INDEX 结果里多一个字段,如果有用到的话,需要做好兼容。

另外 AliSQL 支持索引使用统计(INFORMATION_SCHEMA.INDEX_STATISTICS),和 Invisible Indexes 配合使用效果更佳,比如我们可以根据索引使用找出使用频率低的索引,然后快速设置为不可见,如果业务没有影响的话,就可以进一步 DROP 掉索引。

实现上区别:
官方的 INVISIBLE INDEX 是实现在 8.0 里的,而在 8.0 其中一个重大改变,就是引入了 Data Dictionary,把原来在 Server 层放的元文件(.frm, .par, etc.)里的信息,全放在 InnoDB 里了。AliSQL 是 5.6 版本的,因此在元信息还是存储在 frm 文件里。这里有一个问题是,其中索引标志位占2个字节,目前16个 bit 已经全部被定义,如果扩展标志位的话,会造成不兼容,因为这里用了一个原先不会存在 frm 里flag HA_SORT_ALLOWS_SAME 来存储在 frm 表示索引不可见,这是为了保证兼容性,实现上比较 trick 的地方。