MySQL优化器特性（八）索引范围扫描成本计算
range
执行计划中的range表示索引范围扫描。索引范围扫描的执行过程大致如下：
1、根据where条件中索引字段的条件，定位到索引结构中的第一条满足条件的记录。
2、根据索引中记录的rowid，到表中获取数据。处理其它条件。
3、访问索引结构中的下一条记录，继续处理。直到满足range条件的所有记录都处理完成。
一条SQL中可能存在多个range范围（通过or条件相连， 如select * from tab where k1 in (a,b,c)就有3个range范围），需要依次处理每一个range。
range查询有几种不同的情况，mysql在计算成本时有所差异：
情况1：非覆盖索引。就是上面描述的那种情况。
情况2：覆盖索引，非主键。这种情况下，只需要扫描索引，不需要回表获取数据。
情况3：在主键上进行范围扫描。和覆盖索引类似。但是mysql在计算执行计划的成本时和覆盖索引有所差异。
一个例子
这个例子中，查询使用了索引范围扫描(range)，cost为16.01，访问的记录数为35行。
mysql> explain format=tree select * from test_ror where a <= 1;
+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| EXPLAIN |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| -> Index range scan on test_ror using idx_a over (NULL < a <= 1), with index condition: (test_ror.a <= 1) (cost=16.01 rows=35)
|
explain format=json select * from test_ror where a <= 1;
{
"query_block": {
"select_id": 1,
"cost_info": {
"query_cost": "16.01"
},
"table": {
"table_name": "test_ror",
"access_type": "range",
"possible_keys": [
"idx_a"
],
"key": "idx_a",
"used_key_parts": [
"a"
],
"key_length": "5",
"rows_examined_per_scan": 35,
"rows_produced_per_join": 35,
"filtered": "100.00",
"index_condition": "(`test`.`test_ror`.`a` <= 1)",
"cost_info": {
"read_cost": "12.51",
"eval_cost": "3.50",
"prefix_cost": "16.01",
"data_read_per_join": "840"
},
"used_columns": [
"id",
"a",
"b",
"c"
]
}
}
}成本分为两部分，read_cost 12.51，eval_cost 3.5。从上一篇文章的分析中，我们知道eval_cost通过公式得到：
row_eval_cost = rows * row_evaluation_cost = 35 * 0.1 = 3.5
相关成本计算在函数test_quick_select中进行。optimizer_trace中记录了优化器评估各个访问路径的成本，本文中我们会大量使用optimizer_trace中显示的信息来验证成本计算公式。
表扫描成本
sql: select * from test_ror where a <=1
"range_analysis": {
"table_scan": {
"rows": 105,
"cost": 12.85
}表扫描成本由几部分组成：
row_evaluate_cost + 1：rows * row_evaluate_cost + 1 = 105*0.1 + 1 = 11.5
table_scan_cost：in_mem_pages * memory_block_read_cost + disk_pages * io_block_read_cost = 1*0.25 + 0*1 = 0.25
常数 1.1
上面3个部分相加，得到表扫描的成本为 11.5 + 0.25 + 1.1 = 12.85。
索引范围扫描成本评估
评估索引范围扫描的成本，需要先评估满足索引条件的记录数，然后根据记录数来评估索引范围扫描的成本。
我们先看一下索引成本计算的公式，后续再来看如何评估记录数。
索引范围扫描成本估算的代码调用路径：get_key_scans_params -> check_quick_select -> multi_range_read_info_const
if (*flags & HA_MRR_INDEX_ONLY) *cost = index_scan_cost(keyno, static_cast<double>(n_ranges), static_cast<double>(total_rows)); else *cost = read_cost(keyno, static_cast<double>(n_ranges), static_cast<double>(total_rows)); cost->add_cpu( cost_model->row_evaluate_cost(static_cast<double>(total_rows)) + 0.01);
索引扫描分两种情况，
如果是覆盖索引，则计算index_scan_cost，具体计算方式已经在前面介绍了。
如果是非覆盖索引，则计算读取索引和表的成本。
索引范围扫描的总成本为IO成本加上解析行的CPU成本，再加上常数0.01
cost = index_scan_cost(ranges, rows) + row_evaluate_cost(rows) + 0.01 (覆盖索引）
cost = read_cost(ranges, rows) + row_evaluate_cost(rows) + 0.01 (非覆盖索引）
非覆盖索引
读取非覆盖索引的成本公式：
io_cost = read_time(index, ranges, rows) * page_read_cost(1.0)
成本跟range的数量和记录数都有关系。
Cost_estimate handler::read_cost(uint index, double ranges, double rows) {
const double io_cost =
read_time(index, static_cast<uint>(ranges), static_cast<ha_rows>(rows)) *
table->cost_model()->page_read_cost(1.0);
Cost_estimate cost;
cost.add_io(io_cost);
return cost;
}计算方式：
在我们的测试SQL中(select * from test_ror whrere a <=1)，ranges = 1, rows = 35
io_cost = (1 + 35) * 0.25
eval_cost = 35 * 0.1
cost = io_cost + eval_cost = (1 + 35) * 0.25 + 35 * 0.1 + 0.01 = 9 + 3.5 + 0.01 = 12.51
最终cost
对于range查询，最终的cost为
scan_total_cost = scan_read_cost + row_evaluate_cost(prefix_rowcount * rows_after_filtering)
= 12.51 + (1 * 35) * 0.1 = 12.51 + 3.5 = 16.01
相关代码如下：
make_join_plan -> choose_table_order -> greedy_search -> best_extension_by_limited_search -> best_access_path
double scan_read_cost = calculate_scan_cost( tab, idx, best_ref, prefix_rowcount, found_condition, disable_jbuf, &rows_after_filtering, &trace_access_scan); /* We estimate the cost of evaluating WHERE clause for found records as row_evaluate_cost(prefix_rowcount * rows_after_filtering). This cost plus scan_cost gives us total cost of using TABLE/INDEX/RANGE SCAN. */ const double scan_total_cost = scan_read_cost + cost_model->row_evaluate_cost(prefix_rowcount * rows_after_filtering);
