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TIPS
本文基于MySQL 8.0编写，理论支持MySQL 5.6及更高版本。
OPTIMIZER_TRACE是MySQL 5.6引入的一项跟踪功能，它可以跟踪优化器做出的各种决策（比如访问表的方法、各种开销计算、各种转换等），并将跟踪结果记录到 INFORMATION_SCHEMA.OPTIMIZER_TRACE 表中。此功能默认关闭，开启后，可分析如下语句：
•SELECT•INSERT•REPLACE•UPDATE•DELETE•EXPLAIN•SET•DECLARE•CASE•IF•RETURN•CALL
OPTIMIZER_TRACE相关参数
TIPS
参考 https://dev.mysql.com/doc/internals/en/system-variables-controlling-trace.html[1]
•
optimizer_trace
•optimizer_trace总开关，默认值：enabled=off,one_line=off•enabled：是否开启optimizer_trace；on表示开启，off表示关闭。•one_line：是否开启单行存储。on表示开启；off表示关闭，将会用标准的JSON格式化存储。设置成on将会有良好的格式，设置成off可节省一些空间。
•
optimizer_trace_features
•控制optimizer_trace跟踪的内容，默认值：greedy_search=on,range_optimizer=on,dynamic_range=on,repeated_subselect=on ，表示开启所有跟踪项。
•
greedy_search：是否跟踪贪心搜索，有关贪心算法详见 https://blog.csdn.net/weixin_42813521/article/details/105563103[2]
•range_optimizer：是否跟踪范围优化器
•dynamic_range：是否跟踪动态范围优化
•repeated_subselect：是否跟踪子查询，如果设置成off，只跟踪第一条Item_subselect的执行
•详见 https://dev.mysql.com/doc/internals/en/optimizer-features-to-trace.html[3]
•optimizer_trace_limit：控制optimizer_trace展示多少条结果，默认1
•optimizer_trace_max_mem_size：optimizer_trace堆栈信息允许的最大内存，默认1048576
•optimizer_trace_offset：第一个要展示的optimizer trace的偏移量，默认-1。
•end_markers_in_json：如果JSON结构很大，则很难将右括号和左括号配对。为了帮助读者阅读，可将其设置成on，这样会在右括号附近加上注释，默认off。
参考： https://dev.mysql.com/doc/internals/en/end-markers-in-json-system-variable.html[4]
TIPS
•
以上参数可用SET语句操作，例如，用如下命令即可打开OPTIMIZER TRACE
SET OPTIMIZER_TRACE="enabled=on",END_MARKERS_IN_JSON=on;
也可用SET GLOBAL全局开启。但即使全局开启OPTIMIZER_TRACE，每个Session也只能跟踪它自己执行的语句：
SET GLOBAL OPTIMIZER_TRACE="enabled=on",END_MARKERS_IN_JSON=on;
•optimizer_trace_limit和optimizer_trace_offset这两个参数经常配合使用，例如：
SET optimizer_trace_offset=, optimizer_trace_limit=
这两个参数配合使用，有点类似MySQL里面的 limit语句。
默认情况下，由于optimizer_trace_offset=-1，optimizer_trace_limit=1，记录最近的一条SQL语句，展示时，每次展示1条数据；
如果改成 SET optimizer_trace_offset=-2, optimizer_trace_limit=1 ，则会记录倒数第二条SQL语句；
有关 optimizer_trace_offset 、optimizer_trace_limit更多细节，可参考 https://dev.mysql.com/doc/internals/en/tuning-trace-purging.html[5]
OPTIMIZER_TRACE使用
•
开启OPTIMIZER_TRACE功能，并设置要展示的数据条目数：
SET OPTIMIZER_TRACE="enabled=on",END_MARKERS_IN_JSON=on;SET optimizer_trace_offset=-30, optimizer_trace_limit=30;
•
发送你想要分析的SQL语句，例如：
select *from salarieswhere from_date = '1986-06-26' and to_date = '1987-06-26';
•
使用如下语句分析，即可获得类似如下的结果：
mysql> SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.OPTIMIZER_TRACE limit 30 \G;*************************** 1. row *************************** QUERY: select *from salaries
where from_date = '1986-06-26' and to_date = '1987-06-26' TRACE: { "steps": [ { "join_preparation": { "select#": 1, "steps": [ { "expanded_query": "/* select#1 */ select `salaries`.`emp_no` AS `emp_no`,`salaries`.`salary` AS `salary`,`salaries`.`from_date` AS `from_date`,`salaries`.`to_date` AS `to_date` from `salaries` where ((`salaries`.`from_date` = '1986-06-26') and (`salaries`.`to_date` = '1987-06-26'))" } ] /* steps */ } /* join_preparation */ }, { "join_optimization": { "select#": 1, "steps": [ { "condition_processing": { "condition": "WHERE", "original_condition": "((`salaries`.`from_date` = '1986-06-26') and (`salaries`.`to_date` = '1987-06-26'))", "steps": [ { "transformation": "equality_propagation", "resulting_condition": "(multiple equal('1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal('1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" }, { "transformation": "constant_propagation", "resulting_condition": "(multiple equal('1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal('1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" }, { "transformation": "trivial_condition_removal", "resulting_condition": "(multiple equal(DATE'1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal(DATE'1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" } ] /* steps */ } /* condition_processing */ }, { "substitute_generated_columns": { } /* substitute_generated_columns */ }, { "table_dependencies": [ { "table": "`salaries`",
"row_may_be_null": false, "map_bit": 0, "depends_on_map_bits": [ ] /* depends_on_map_bits */ } ] /* table_dependencies */ }, { "ref_optimizer_key_uses": [ { "table": "`salaries`", "field": "from_date", "equals": "DATE'1986-06-26'", "null_rejecting": false }, { "table": "`salaries`", "field": "to_date", "equals": "DATE'1987-06-26'", "null_rejecting": false } ] /* ref_optimizer_key_uses */ }, { "rows_estimation": [ { "table": "`salaries`", "range_analysis": { "table_scan": { "rows": 2838216, "cost": 286799 } /* table_scan */, "potential_range_indexes": [ { "index": "PRIMARY", "usable": false, "cause": "not_applicable" }, { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "usable": true, "key_parts": [ "from_date", "to_date", "emp_no" ] /* key_parts */ } ] /* potential_range_indexes */,
"setup_range_conditions": [ ] /* setup_range_conditions */, "group_index_range": { "chosen": false, "cause": "not_group_by_or_distinct" } /* group_index_range */, "skip_scan_range": { "potential_skip_scan_indexes": [ { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "usable": false, "cause": "query_references_nonkey_column" } ] /* potential_skip_scan_indexes */ } /* skip_scan_range */, "analyzing_range_alternatives": { "range_scan_alternatives": [ { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "ranges": [ "0xda840f <= from_date <= 0xda840f AND 0xda860f <= to_date <= 0xda860f" ] /* ranges */, "index_dives_for_eq_ranges": true, "rowid_ordered": true, "using_mrr": false, "index_only": false, "rows": 86, "cost": 50.909, "chosen": true } ] /* range_scan_alternatives */, "analyzing_roworder_intersect": { "usable": false, "cause": "too_few_roworder_scans" } /* analyzing_roworder_intersect */ } /* analyzing_range_alternatives */, "chosen_range_access_summary": { "range_access_plan": { "type": "range_scan", "index": "salaries_from_date_to_date_index", "rows": 86, "ranges": [ "0xda840f <= from_date <= 0xda840f AND 0xda860f <= to_date <= 0xda860f" ] /* ranges */ } /* range_access_plan */,
"rows_for_plan": 86, "cost_for_plan": 50.909, "chosen": true } /* chosen_range_access_summary */ } /* range_analysis */ } ] /* rows_estimation */ }, { "considered_execution_plans": [ { "plan_prefix": [ ] /* plan_prefix */, "table": "`salaries`", "best_access_path": { "considered_access_paths": [ { "access_type": "ref", "index": "salaries_from_date_to_date_index", "rows": 86, "cost": 50.412, "chosen": true }, { "access_type": "range", "range_details": { "used_index": "salaries_from_date_to_date_index" } /* range_details */, "chosen": false, "cause": "heuristic_index_cheaper" } ] /* considered_access_paths */ } /* best_access_path */, "condition_filtering_pct": 100, "rows_for_plan": 86, "cost_for_plan": 50.412, "chosen": true } ] /* considered_execution_plans */ }, { "attaching_conditions_to_tables": { "original_condition": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))", "attached_conditions_computation": [ ] /* attached_conditions_computation */, "attached_conditions_summary": [
{ "table": "`salaries`", "attached": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))" } ] /* attached_conditions_summary */ } /* attaching_conditions_to_tables */ }, { "finalizing_table_conditions": [ { "table": "`salaries`", "original_table_condition": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))", "final_table_condition ": null } ] /* finalizing_table_conditions */ }, { "refine_plan": [ { "table": "`salaries`" } ] /* refine_plan */ } ] /* steps */ } /* join_optimization */ }, { "join_execution": { "select#": 1, "steps": [ ] /* steps */ } /* join_execution */ } ] /* steps */}MISSING_BYTES_BEYOND_MAX_MEM_SIZE: 0 INSUFFICIENT_PRIVILEGES: 01 row in set (0.00 sec)
•分析完成，关闭OPTIMIZER_TRACE
SET optimizer_trace="enabled=off";
OPTIMIZER_TRACE结果分析
由上面的结果可知，OPTIMIZER_TRACE有四个字段：
•QUERY：查询语句•TRACE：QUERY字段对应语句的跟踪信息•MISSING_BYTES_BEYOND_MAX_MEM_SIZE：跟踪信息过长时，被截断的跟踪信息的字节数。•
INSUFFICIENT_PRIVILEGES：执行跟踪语句的用户是否有查看对象的权限。当不具有权限时，该列信息为1且TRACE字段为空，一般在调用带有SQL SECURITY DEFINER的视图或者是存储过程的情况下，会出现此问题。
TIPS
参考： https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/optimizer-trace-table.html[6]
最核心的是TRACE字段的内容。我们逐段分析：
join_preparation
join_preparation段落展示了准备阶段的执行过程。
{ "join_preparation": { "select#": 1, "steps": [ { -- 对比下原始语句，可以知道，这一步做了个格式化。 "expanded_query": "/* select#1 */ select `salaries`.`emp_no` AS `emp_no`,`salaries`.`salary` AS `salary`,`salaries`.`from_date` AS `from_date`,`salaries`.`to_date` AS `to_date` from `salaries` where ((`salaries`.`from_date` = '1986-06-26') and (`salaries`.`to_date` = '1987-06-26'))" } ] /* steps */ } /* join_preparation */}
join_optimization
join_optimization展示了优化阶段的执行过程，是分析OPTIMIZER TRACE的重点。这段内容超级长，而且分了好多步骤，不妨按照步骤逐段分析：
condition_processing
该段用来做条件处理，主要对WHERE条件进行优化处理。
"condition_processing": { "condition": "WHERE", "original_condition": "((`salaries`.`from_date` = '1986-06-26') and (`salaries`.`to_date` = '1987-06-26'))", "steps": [ { "transformation": "equality_propagation", "resulting_condition": "(multiple equal('1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal('1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" }, { "transformation": "constant_propagation", "resulting_condition": "(multiple equal('1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal('1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" }, { "transformation": "trivial_condition_removal", "resulting_condition": "(multiple equal(DATE'1986-06-26', `salaries`.`from_date`) and multiple equal(DATE'1987-06-26', `salaries`.`to_date`))" } ] /* steps */
} /* condition_processing */
其中：
•condition：优化对象类型。WHERE条件句或者是HAVING条件句•original_condition：优化前的原始语句•steps：主要包括三步，分别是quality_propagation（等值条件句转换），constant_propagation（常量条件句转换），trivial_condition_removal（无效条件移除的转换）
•transformation：转换类型句•resulting_condition：转换之后的结果输出
substitute_generated_columns
substitute_generated_columns用于替换虚拟生成列
"substitute_generated_columns": {} /* substitute_generated_columns */
table_dependencies
分析表之间的依赖关系
{ "table_dependencies": [ { "table": "`salaries`", "row_may_be_null": false, "map_bit": 0, "depends_on_map_bits": [ ] /* depends_on_map_bits */ } ] /* table_dependencies */}
其中：
•table：涉及的表名，如果有别名，也会展示出来•row_may_be_null：行是否可能为NULL，这里是指JOIN操作之后，这张表里的数据是不是可能为NULL。如果语句中使用了LEFT JOIN，则后一张表的row_may_be_null会显示为true•map_bit：表的映射编号，从0开始递增•depends_on_map_bits：依赖的映射表。主要是当使用STRAIGHT_JOIN强行控制连接顺序或者LEFT JOIN/RIGHT JOIN有顺序差别时，会在depends_on_map_bits中展示前置表的map_bit值。
ref_optimizer_key_uses
列出所有可用的ref类型的索引。如果使用了组合索引的多个部分（例如本例，用到了index(from_date, to_date) 的多列索引），则会在ref_optimizer_key_uses下列出多个元素，每个元素中会列出ref使用的索引及对应值。
{ "ref_optimizer_key_uses": [ { "table": "`salaries`", "field": "from_date", "equals": "DATE'1986-06-26'", "null_rejecting": false },
{ "table": "`salaries`", "field": "to_date", "equals": "DATE'1987-06-26'", "null_rejecting": false } ] /* ref_optimizer_key_uses */}
rows_estimation
顾名思义，用于估算需要扫描的记录数。
{ "rows_estimation": [ { "table": "`salaries`", "range_analysis": { "table_scan": { "rows": 2838216, "cost": 286799 } /* table_scan */, "potential_range_indexes": [ { "index": "PRIMARY", "usable": false, "cause": "not_applicable" }, { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "usable": true, "key_parts": [ "from_date", "to_date", "emp_no" ] /* key_parts */ } ] /* potential_range_indexes */, "setup_range_conditions": [ ] /* setup_range_conditions */, "group_index_range": { "chosen": false, "cause": "not_group_by_or_distinct" } /* group_index_range */, "skip_scan_range": { "potential_skip_scan_indexes": [ { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "usable": false,
"cause": "query_references_nonkey_column" } ] /* potential_skip_scan_indexes */ } /* skip_scan_range */, "analyzing_range_alternatives": { "range_scan_alternatives": [ { "index": "salaries_from_date_to_date_index", "ranges": [ "0xda840f <= from_date <= 0xda840f AND 0xda860f <= to_date <= 0xda860f" ] /* ranges */, "index_dives_for_eq_ranges": true, "rowid_ordered": true, "using_mrr": false, "index_only": false, "rows": 86, "cost": 50.909, "chosen": true } ] /* range_scan_alternatives */, "analyzing_roworder_intersect": { "usable": false, "cause": "too_few_roworder_scans" } /* analyzing_roworder_intersect */ } /* analyzing_range_alternatives */, "chosen_range_access_summary": { "range_access_plan": { "type": "range_scan", "index": "salaries_from_date_to_date_index", "rows": 86, "ranges": [ "0xda840f <= from_date <= 0xda840f AND 0xda860f <= to_date <= 0xda860f" ] /* ranges */ } /* range_access_plan */, "rows_for_plan": 86, "cost_for_plan": 50.909, "chosen": true } /* chosen_range_access_summary */ } /* range_analysis */ } ] /* rows_estimation */}
其中：
•
table：表名
•
range_analysis：
•
table_scan：如果全表扫描的话，需要扫描多少行（row，2838216），以及需要的代价（cost，286799）
•
potential_range_indexes：列出表中所有的索引并分析其是否可用。如果不可用的话，会列出不可用的原因是什么；如果可用会列出索引中可用的字段；
•setup_range_conditions：如果有可下推的条件，则带条件考虑范围查询
•group_index_range：当使用了GROUP BY或DISTINCT时，是否有合适的索引可用。当未使用GROUP BY或DISTINCT时，会显示chosen=false, cause=not_group_by_or_distinct；如使用了GROUP BY或DISTINCT，但是多表查询时，会显示chosen=false，cause =not_single_table。其他情况下会尝试分析可用的索引（potential_group_range_indexes）并计算对应的扫描行数及其所需代价
•skip_scan_range：是否使用了skip scan
TIPS
skip_scan_range是MySQL 8.0的新特性，感兴趣的可详见 https://blog.csdn.net/weixin_43970890/article/details/89494915[7]
•analyzing_range_alternatives：分析各个索引的使用成本
•range_scan_alternatives：range扫描分析
•index：索引名•ranges：range扫描的条件范围•index_dives_for_eq_ranges：是否使用了index dive，该值会被参数eq_range_index_dive_limit变量值影响。•rowid_ordered：该range扫描的结果集是否根据PK值进行排序•using_mrr：是否使用了mrr•index_only：表示是否使用了覆盖索引•rows：扫描的行数•cost：索引的使用成本•chosen：表示是否使用了该索引
•analyzing_roworder_intersect：分析是否使用了索引合并（index merge），如果未使用，会在cause中展示原因；如果使用了索引合并，会在该部分展示索引合并的代价。
•
chosen_range_access_summary：在前一个步骤中分析了各类索引使用的方法及代价，得出了一定的中间结果之后，在summary阶段汇总前一阶段的中间结果确认最后的方案
•range_access_plan：range扫描最终选择的执行计划。
•type：展示执行计划的type，如果使用了索引合并，则会显示index_roworder_intersect•index：索引名•rows：扫描的行数•ranges：range扫描的条件范围
•rows_for_plan：该执行计划的扫描行数•cost_for_plan：该执行计划的执行代价•chosen：是否选择该执行计划
considered_execution_plans
负责对比各可行计划的开销，并选择相对最优的执行计划。
{ "considered_execution_plans": [ { "plan_prefix": [ ] /* plan_prefix */, "table": "`salaries`",
"best_access_path": { "considered_access_paths": [ { "access_type": "ref", "index": "salaries_from_date_to_date_index", "rows": 86, "cost": 50.412, "chosen": true }, { "access_type": "range", "range_details": { "used_index": "salaries_from_date_to_date_index" } /* range_details */, "chosen": false, "cause": "heuristic_index_cheaper" } ] /* considered_access_paths */ } /* best_access_path */, "condition_filtering_pct": 100, "rows_for_plan": 86, "cost_for_plan": 50.412, "chosen": true } ] /* considered_execution_plans */}
其中：
•plan_prefix：当前计划的前置执行计划。•table：涉及的表名，如果有别名，也会展示出来•best_access_path：通过对比considered_access_paths，选择一个最优的访问路径
•considered_access_paths：当前考虑的访问路径
•access_type：使用索引的方式，可参考explain中的type字段•index：索引•rows：行数•cost：开销•chosen：是否选用这种执行路径
•condition_filtering_pct：类似于explain的filtered列，是一个估算值•rows_for_plan：执行计划最终的扫描行数，由considered_access_paths.rows X condition_filtering_pct计算获得。•cost_for_plan：执行计划的代价，由considered_access_paths.cost相加获得•chosen：是否选择了该执行计划
attaching_conditions_to_tables
基于considered_execution_plans中选择的执行计划，改造原有where条件，并针对表增加适当的附加条件，以便于单表数据的筛选。
TIPS
•这部分条件的增加主要是为了便于ICP（索引条件下推），但ICP是否开启并不影响这部分内容的构造。•ICP参考文档：https://www.cnblogs.com/Terry-Wu/p/9273177.html[8]
{ "attaching_conditions_to_tables": { "original_condition": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))", "attached_conditions_computation": [ ] /* attached_conditions_computation */, "attached_conditions_summary": [ { "table": "`salaries`", "attached": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))" } ] /* attached_conditions_summary */ } /* attaching_conditions_to_tables */}
其中：
•original_condition：原始的条件语句•attached_conditions_computation：使用启发式算法计算已使用的索引，如果已使用的索引的访问类型是ref，则计算用range能否使用组合索引中更多的列，如果可以，则用range的方式替换ref。•attached_conditions_summary：附加之后的情况汇总
•table：表名•attached：附加的条件或原语句中能直接下推给单表筛选的条件。
finalizing_table_conditions
最终的、经过优化后的表条件。
{ "finalizing_table_conditions": [ { "table": "`salaries`", "original_table_condition": "((`salaries`.`to_date` = DATE'1987-06-26') and (`salaries`.`from_date` = DATE'1986-06-26'))", "final_table_condition ": null } ] /* finalizing_table_conditions */}
refine_plan
改善执行计划：
{ "refine_plan": [ {
"table": "`salaries`" } ] /* refine_plan */}
其中：
•table：表名及别名
join_execution
join_execution段落展示了执行阶段的执行过程。
"join_execution": { "select#": 1, "steps": [ ] /* steps */}
参考文档
•Tracing the Optimizer[9]•手把手教你认识OPTIMIZER_TRACE[10]•MYSQL sql执行过程的一些跟踪分析(二.mysql优化器追踪分析)[11]•使用 Trace 进行执行计划分析[12]
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References
[1]: https://dev.mysql.com/doc/internals/en/system-variables-controlling-trace.html
[2]: https://blog.csdn.net/weixin_42813521/article/details/105563103
[3]: https://dev.mysql.com/doc/internals/en/optimizer-features-to-trace.html
[4]: https://dev.mysql.com/doc/internals/en/end-markers-in-json-system-variable.html
[5]: https://dev.mysql.com/doc/internals/en/tuning-trace-purging.html
[6]: https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/optimizer-trace-table.html
[7]: https://blog.csdn.net/weixin_43970890/article/details/89494915
[8]: https://www.cnblogs.com/Terry-Wu/p/9273177.html
[9] Tracing the Optimizer: https://dev.mysql.com/doc/internals/en/optimizer-tracing.html
[10] 手把手教你认识OPTIMIZER_TRACE: http://blog.itpub.net/28218939/viewspace-2658978/
[11] MYSQL sql执行过程的一些跟踪分析(二.mysql优化器追踪分析): http://blog.itpub.net/29863023/viewspace-2565095/
[12] 使用 Trace 进行执行计划分析: https://www.cnblogs.com/hbbbs/articles/12737077.html
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