什么是索引下推

索引下推（Index Condition Pushdown，ICP）详解

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1. 问题背景：联合索引的范围查询限制

假设有一个联合索引 (age, reward)，执行以下查询：

SELECT * FROM users WHERE age > 20 AND reward = 100000;

• 范围查询导致索引部分失效：
  由于 age > 20 是范围查询，MySQL 在联合索引中只能使用 age 字段进行筛选，而 reward 字段无法直接通过索引过滤。
• 传统处理方式的问题：
  在 MySQL 5.6 之前，存储引擎层仅根据 age > 20 找到二级索引记录，然后立即回表获取完整数据行，再由 Server 层判断 reward 是否符合条件。这会导致大量无效回表操作，尤其是当 reward = 100000 的记录较少时。

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2. 索引下推（ICP）的核心思想

索引下推的核心是将 部分条件过滤 从 Server 层下推到存储引擎层，使得存储引擎在回表前就能过滤掉不符合条件的记录，从而减少回表次数和 IO 开销。

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3. 执行流程对比

3.1 不使用索引下推（MySQL 5.6 之前）

1. 存储引擎层：
   • 通过二级索引 (age, reward) 定位到 age > 20 的第一条记录。
   • 获取主键值，回表读取完整数据行。
2. Server 层：
   • 接收完整数据行，检查 reward 是否等于 100000。
   • 若符合条件，返回给客户端；否则丢弃。
3. 重复过程：
   • 存储引擎继续遍历下一条索引记录，重复回表和过滤操作。

问题：即使 reward 不符合条件，仍需回表获取完整数据，导致大量无效 IO。

3.2 使用索引下推（MySQL 5.6+）

1. 存储引擎层：
   • 通过二级索引 (age, reward) 定位到 age > 20 的第一条记录。
   • 直接检查索引中的 reward 字段：若 reward != 100000，跳过该记录；否则回表获取完整数据行。
2. Server 层：
   • 接收过滤后的数据行（仅包含 reward = 100000 的记录）。
   • 进一步检查其他条件（如果有）。
3. 重复过程：
   • 存储引擎继续遍历索引记录，但仅对符合条件的记录回表。

优势：存储引擎层提前过滤无效数据，减少回表次数和 Server 层负载。

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4. 索引下推的触发条件

• 索引类型：仅适用于二级索引（如 InnoDB 的 B+树索引）。
• 查询条件：
  • 条件必须包含联合索引中的列（即使部分列无法直接使用索引）。
  • 例如：WHERE age > 20 AND reward = 100000，即使 reward 无法通过索引直接定位，ICP 仍可过滤。
• 存储引擎支持：InnoDB 和 MyISAM 均支持。

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5. 性能提升示例

假设表中有 100 万条记录：

• age > 20 的记录有 50 万条，但其中 reward = 100000 的记录仅有 100 条。
• 无 ICP：需要回表 50 万次，Server 层过滤 50 万次。
• 有 ICP：存储引擎直接过滤掉 499,900 条记录，仅回表 100 次。

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6. 如何确认是否启用了索引下推？

通过 EXPLAIN 查看执行计划，若出现 Using index condition，表示启用了 ICP：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 20 AND reward = 100000;

输出示例：

+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| 1  | SIMPLE      | users | NULL       | range | age_reward    | age_reward | 4      | NULL | 5000 | 10.00    | Using index condition |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------------+

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7. 适用场景

1. 联合索引中的范围查询：例如 WHERE a > 100 AND b = 200。
2. 部分条件无法走索引：例如 WHERE a = 100 AND b LIKE '%abc%'，ICP 可过滤 b 的条件。
3. 高选择性查询：当过滤条件能显著减少回表数据量时，性能提升更明显。

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8. 总结

• 索引下推的本质：将部分条件过滤从 Server 层下沉到存储引擎层。
• 核心价值：减少回表次数和 Server 层负载，提升查询性能。
• 限制条件：仅适用于二级索引，且查询条件必须包含索引列。