MySQL中filesort指的是什么

在MySQL中，filesort是一个经常出现在查询执行计划（EXPLN）中的术语。尽管它的名字中包含“file”，但它并不一定意味着数据会被写入磁盘文件。filesort实际上是MySQL用来对查询结果进行排序的一种机制。本文将深入探讨filesort的含义、工作原理、优化方法以及如何避免不必要的filesort。

1. 什么是filesort？

filesort是MySQL中用于对查询结果进行排序的一种算法。当MySQL无法使用索引来满足ORDER BY子句时，就会使用filesort来对结果集进行排序。filesort的名字来源于早期的实现方式，即当内存不足以容纳所有需要排序的数据时，MySQL会将数据写入磁盘文件进行排序。然而，现代的MySQL版本中，filesort并不总是涉及磁盘I/O，它也可以在内存中完成排序。

2. filesort的工作原理

filesort的工作过程可以分为以下几个步骤：

2.1 数据读取

MySQL首先从表中读取满足查询条件的所有行。这些行可能来自一个表，也可能来自多个表的连接结果。

2.2 排序键的提取

MySQL会提取每行中用于排序的列（即ORDER BY子句中指定的列），并将这些列的值与行的指针（通常是主键或行ID）一起存储在一个临时结构中。

2.3 排序

MySQL使用快速排序（quicksort）或归并排序（merge sort）等算法对这些排序键进行排序。如果数据量较小，排序过程可以在内存中完成；如果数据量较大，MySQL会将部分数据写入磁盘，然后进行多路归并排序。

2.4 结果集的生成

排序完成后，MySQL会根据排序后的顺序重新读取原始数据行，生成最终的结果集。

3. filesort的类型

MySQL中的filesort可以分为两种类型：

3.1 单路排序（Single-pass sort）

单路排序是指MySQL在排序过程中只需要读取一次数据。这种排序方式适用于排序键和查询结果列都较小的情况。单路排序的效率较高，因为它减少了磁盘I/O操作。

3.2 双路排序（Two-pass sort）

双路排序是指MySQL在排序过程中需要读取两次数据。第一次读取用于提取排序键并进行排序，第二次读取用于根据排序后的顺序获取完整的数据行。双路排序通常用于排序键较大或查询结果列较多的情况。

4. 如何判断查询是否使用了filesort？

通过使用EXPLN命令，可以查看MySQL的执行计划，判断查询是否使用了filesort。在EXPLN的输出中，如果Extra列显示Using filesort，则表示该查询使用了filesort。

例如：

EXPLN SELECT * FROM employees ORDER BY last_name;

如果输出中的Extra列显示Using filesort，则表示该查询使用了filesort。

5. filesort的性能影响

filesort的性能取决于多个因素，包括数据量、排序键的大小、可用内存等。以下是一些可能影响filesort性能的因素：

5.1 数据量

数据量越大，filesort所需的排序时间和内存消耗就越多。如果数据量非常大，MySQL可能需要将部分数据写入磁盘，这会显著增加I/O开销。

5.2 排序键的大小

排序键的大小也会影响filesort的性能。排序键越大，MySQL需要处理的数据量就越多，排序过程也会变得更慢。

5.3 可用内存

MySQL的sort_buffer_size参数决定了用于排序的内存缓冲区大小。如果排序数据量超过了sort_buffer_size，MySQL就需要将部分数据写入磁盘，这会增加I/O开销并降低排序速度。

6. 如何优化filesort？

为了减少filesort对查询性能的影响，可以采取以下优化措施：

6.1 使用索引

最有效的优化方法是使用索引来避免filesort。如果ORDER BY子句中的列已经建立了索引，MySQL可以直接使用索引来获取排序后的结果，而不需要进行filesort。

例如，如果有一个查询：

SELECT * FROM employees ORDER BY last_name;

可以为last_name列创建索引：

CREATE INDEX idx_last_name ON employees(last_name);

这样，MySQL就可以使用索引来避免filesort。

6.2 减少排序数据量

如果无法避免filesort，可以通过减少排序数据量来优化性能。例如，可以使用LIMIT子句来限制返回的行数，或者通过添加更多的过滤条件来减少需要排序的数据量。

6.3 调整sort_buffer_size

如果filesort无法避免，可以通过调整sort_buffer_size参数来增加排序缓冲区的大小，从而减少磁盘I/O操作。例如：

SET SESSION sort_buffer_size = 4M;

6.4 使用覆盖索引

覆盖索引是指索引包含了查询所需的所有列。如果查询可以使用覆盖索引，MySQL可以直接从索引中获取数据，而不需要回表查询，这可以减少filesort的开销。

例如：

SELECT last_name, first_name FROM employees ORDER BY last_name;

如果有一个覆盖索引(last_name, first_name)，MySQL可以直接使用该索引来获取排序后的结果。

7. 如何避免filesort？

在某些情况下，可以通过调整查询或表结构来避免filesort。以下是一些常见的避免filesort的方法：

7.1 使用索引

如前所述，使用索引是避免filesort的最有效方法。确保ORDER BY子句中的列已经建立了索引。

7.2 优化查询顺序

在某些情况下，可以通过调整查询顺序来避免filesort。例如，如果查询中包含GROUP BY和ORDER BY，可以尝试将ORDER BY的列与GROUP BY的列保持一致，这样MySQL可以使用索引来避免filesort。

7.3 使用联合索引

如果查询中涉及多个列的排序，可以创建一个联合索引来覆盖这些列。例如：

CREATE INDEX idx_name ON employees(last_name, first_name);

这样，MySQL可以使用该联合索引来避免filesort。

8. 总结

filesort是MySQL中用于对查询结果进行排序的一种机制。尽管它的名字可能让人误解为涉及磁盘文件操作，但实际上它可以在内存中完成排序。filesort的性能取决于数据量、排序键的大小和可用内存等因素。为了优化查询性能，应尽量避免不必要的filesort，可以通过使用索引、减少排序数据量、调整sort_buffer_size等方法来优化filesort。

通过理解filesort的工作原理和优化方法，可以更好地设计和优化MySQL查询，从而提高数据库的性能和响应速度。