MySQL内部临时表（Using temporary）案例详解及优化解决方法

前言

在之前的文章《一条SQL使用order by，引发IO问题》中，针对Using Filesort我们探讨了MySQL的排序策略与优化方向，今天，我们将介绍另一种会导致慢SQL的常见情况，即“Using temporary”，本文我们将带领大家详细探讨此类问题的原因及如何优化。

**一.**场景案例

在介绍具体内容之前，我们先来看个模拟的案例：

device表(id,device_name,device_type,time)有10万条数据，device_type有50种，device_name有5万种，这两个字段均没有索引。

分别按照device_name与device_type进行group by，两类SQL施加相同的并发压力进行观察。

select device_name,count(*) as c from device group by device_name  limit 0,5;
select device_type,count(*) as c from device group by device_type  limit 0,5;

如上图所示可以观察到几个特点：

• 两类SQL总QPS虽然只有10，但是却将CPU打满，影响到整个实例的性能
• group by device_name执行时间达到了5秒，性能堪忧
• CPU打满的根因归到了group by device_name
• group by device_name比group by device_type多出了绿色代表的converting HEAP to MySIAM事件（5.7开始是converting HEAP to ondisk），而且所占比重不小
• 两者执行计划相同，都是全表扫描，扫描行数相同，EXTRA字段都是Using temporary; Using filesort

看到这里有些新手同学可能会有些疑问：

• 扫描行数一样，执行计划一样，为什么group by device_name要慢很多？
• 多出的converting HEAP to MySIAM是什么意思？
• Using temporary代表什么含义？
• 如何优化此类问题？

接下来将通过介绍Using temporary内部临时表相关机制来解答这些问题。

二、什么是内部临时表？

要了解内部临时表，需要先知道临时表，临时表是一种会话级别的数据库对象，它只存在于创建它的数据库连接活动期间。与常规的持久化表不同，临时表在连接关闭或服务器重启后自动消失。MySQL临时表从创建方式上可以分为两种：

• 外部临时表：用户通过显式的命令执行create temporary table创建的临时表。
• 内部临时表：与外部临时表对应，并不是用户使用显示命令创建的临时表，而是数据库优化器为了协助复杂SQL的执行而自行创建的临时表，用户可以通过explain命令，在Extra列中，看是否有Using temporary，如果有就是用了内部临时表。

三、哪些场景会使用内部临时表？

该类场景大多是需要进行聚合操作，MySQL使用临时表存储聚合数据，以下场景可能使用内部临时表，具体还需查看执行计划确认。

• UNION
• Group BY
• 使用TEMPTABLE算法、UNION查询、聚合的视图
• 表连接中ORDER BY的列不在驱动表中的
• DISTINCT查询并且加上ORDER BY
• SQL中用到SQL_SMALL_RESULT修饰时
• 复杂的派生表等

四、内部临时表如何存储？

有同学可能会问MySQL的内部临时表是存放在内存还是磁盘？其实都有可能，总共有三种存储方式：

1）使用内存

需要存储数据量不超过配置项tmp_table_size与max_heap_table_size的值。

2）先使用内存，再转化成磁盘文件

当内存无法满足内部临时表存储的数据量时，MySQL会将临时表从内存转到磁盘文件，如果临时数据量庞大可能会导致磁盘容量的异常占用。

下图是group by device_name的toptimizer_trace路径：

• MySQL先创建了内存的临时表，其location为memory (heap)
• 然后发现内存不够用，又将数据转到了磁盘，location变成了disk(MyISAM/InnoDB)，即通过特定引擎存储到磁盘文件表，此处默认引擎类型不同版本间有差异
• 另外通过row_limit_estimate可以知道当前内存临时表可存放的行数

3）直接使用磁盘文件

使用SQL_BIG_RESULT 的修饰时会直接使用磁盘文件；另一种是临时表字段中存在 BLOB 或 TEXT 列时也会直接放弃使用内存临时表。

那我们平时针对临时表问题，如何进行监控与评估？

监控指标主要关注两个全局status：

• created_tmp_tables ：每创建一个临时表时会累加1。
• created_tmp_disk_tables：每一次由内存临时表转为磁盘临时表时会累加1。

评估方式：created_tmp_disk_tables/ created_tmp_tables 比值越大说明磁盘临时表的占比越高，性能越差。

五、如何优化内部临时表？

1.内部临时表通用的优化方向：

• 减少查询不必要的字段：减小临时表单行数据大小，进而提升内存临时表可存放的数据行数。
• 调大临时表内存参数：修改系统变量 tmp_table_size 和 max_heap_table_size 的值，让临时表可以使用更多的内存。此处不能盲目调整，需要评估根因SQL使用临时表实际需要的内存大小（row_length*行数），如果略微上调参数即可满足临时表数据量要求可以选择调参验证，如果需要的内存与现有配置相差较大，则需要评估服务器整体内存使用情况，避免OOM。
• 强制直接使用磁盘临时表：如果临时表的数据不可避免的会很大，可以考虑直接使用磁盘内部临时表，省掉内存临时表转换为磁盘临时表的过程。

2.Union优化方向：

考虑是否需要去重，如果不需要的话可以使用Union ALL代替Union，避免使用内部临时表。

3.Group By优化方向：

• MySQL8.0之前GroupBy会附带排序，如果没有排序要求可以添加order by null。
• 借助索引进行Group by聚合操作，可以避免使用内部临时表。

我们再回到开始的案例看下如何优化

1.使用索引优化group by

案例SQL是一个简单的Group BY语句，最直接的优化方式是添加索引，让MySQL利用B+树索引的有序性来加速聚合计算。

alter table device add index idx_name(device_name);

添加索引后**的执行计划

可以看到不再全表扫描，而是使用索引，同时EXTRA字段不再是Using temporary; Using filesort，SQL执行时间也回到ms级别。

添加索引后的性能表现

cpu使用率从99%降低到了10%以下，SQL执行时间变成了1秒以内，不再有converting HEAP to MySIAM/desk 事件。

2.优化临时表内存配置参数****

并不是所有场景都能很好的使用索引，有些同学会关注不使用索引的情况下如何优化参数，我们依然拿开始的案例来分析参数调优。

我们回顾下上面慢SQL的optimizer_trace，MySQL默认tmp_table_size和****max_heap_table_size是的16MB，从打印的trace可知临时表每行411字节共能存放40820行数据；而前面提到device表里device_name的种类是5万种，如果全用内存的话需要411*50000≈19.6MB。

那我们将临时表内存配置参数调整到20M再看下效果：

调大临时表参数后的optimizer_trace

可以发现调整后针对group by device_name语句可以存放51025条数据，不再需要磁盘临时表。

我们来观察下相同压力调整参数后的效果：cpu使用率从99%降低到了25%以下，SQL执行时间变成了1秒以内，不再有converting HEAP to MySIAM/desk 事件，性能提升效果5倍以上。

调大临时表参数后的性能表现

六、总结

内部临时表是MySQL用来辅助复杂SQL聚合计算使用的，会优先占用内存。可用内存大小受会话级参数 tmp_table_size 和 max_heap_table_size同时限制，内存不够时会将内存临时表转化为磁盘临时表，也可以通过SQL_SMALL_RESULT修饰来强制只使用磁盘临时表。

常用的优化方式有调整内存参数、大数据量时强制只使用磁盘临时表、Group By等SQL借助索引进行聚合、使用Union ALL替代UNion等。大家可以检查一下业务SQL临时表是否合理，给SQL提提速。

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