一 介紹
相信許多開發/DBA在使用MySQL的過程中，對於MySQL處理多表關聯的方式或者說性能一直不太滿意。對於開發提交的含有join的查詢，一般比較抗拒，從而建議將join拆分，避免join可能帶來的性能問題，同時也增加了程序和DB的網絡交互。
5.5 版本之前，MySQL本身只支持一種表間關聯方式，就是嵌套循環(Nested Loop)。如果關聯表的數據量很大，則join關聯的執行時間會非常長。在5.5以後的版本中，MySQL通過引入BNL算法來優化嵌套執行,本文介紹兩種join算法 Nested-Loop Join (NLJ) 和Block Nested-Loop Join(BNL) .
二 原理
2.1 Nested Loop Join算法
NLJ 算法:將驅動表/外部表的結果集作爲循環基礎數據，然後循環從該結果集每次一條獲取數據作爲下一個表的過濾條件查詢數據，然後合併結果。如果有多表join，則將前面的表的結果集作爲循環數據，取到每行再到聯接的下一個表中循環匹配，獲取結果集返回給客戶端。
Nested-Loop 的僞算法如下:
for each row in t1 matching range {
for each row in t2 matching reference key {
for each row in t3 {
if row satisfies join conditions,
send to client
}
}
}
因爲普通Nested-Loop一次只將一行傳入內層循環, 所以外層循環(的結果集)有多少行, 內存循環便要執行多少次.在內部表的連接上有索引的情況下，其掃描成本爲O(Rn),若沒有索引,則掃描成本爲O(Rn*Sn)。如果內部表S有很多記錄，則SimpleNested-Loops Join會掃描內部表很多次，執行效率非常差。
2.2 Block Nested-Loop Join算法
BNL 算法:將外層循環的行/結果集存入join buffer, 內層循環的每一行與整個buffer中的記錄做比較，從而減少內層循環的次數.
舉例來說，外層循環的結果集是100行，使用NLJ 算法需要掃描內部表100次，如果使用BNL算法，先把對Outer Loop表(外部表)每次讀取的10行記錄放到join buffer,然後在InnerLoop表(內部表)中直接匹配這10行數據，內存循環就可以一次與這10行進行比較, 這樣只需要比較10次，對內部表的掃描減少了9/10。所以BNL算法就能夠顯著減少內層循環表掃描的次數.
前面描述的query, 如果使用join buffer, 那麼實際join示意如下:
for each row in t1 matching range {
for each row in t2 matching reference key {
store used columns from t1, t2 in join buffer
if buffer is full {
for each row in t3 {
for each t1, t2 combination in join buffer {
if row satisfies join conditions,
send to client
}
}
empty buffer
}
}
}
if buffer is not empty {
for each row in t3 {
for each t1, t2 combination in join buffer {
if row satisfies join conditions,
send to client
}
}
}
如果t1, t2參與join的列長度只和爲s, c爲二者組合數, 那麼t3表被掃描的次數爲
(S * C)/join_buffer_size + 1
掃描t3的次數隨着join_buffer_size的增大而減少, 直到join buffer能夠容納所有的t1, t2組合, 再增大join buffer size, query 的速度就不會再變快了.
2.3 MySQL使用Join Buffer有以下要點:
1. join_buffer_size變量決定buffer大小。
2. 只有在join類型爲all, index, range的時候纔可以使用join buffer。
3. 能夠被buffer的每一個join都會分配一個buffer, 也就是說一個query最終可能會使用多個join buffer。
4. 第一個nonconst table不會分配join buffer, 即便其掃描類型是all或者index。
5. 在join之前就會分配join buffer, 在query執行完畢即釋放。
6. join buffer中只會保存參與join的列, 並非整個數據行。
三 如何使用
5.6版本及以後，優化器管理參數optimizer_switch中中的block_nested_loop參數控制着BNL是否被用於優化器。默認條件下是開啓，若果設置爲off，優化器在選擇 join方式的時候會選擇NLJ算法。需要注意的是：並不是所有的場景下Block Nested_Loop Join 都是最優選擇！
原文地址：http://blog.itpub.net/22664653/viewspace-1692317/