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SQL 覆盖索引是如何减少 IO 的?

舞姬之光

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发布时间:2026-01-24 17:41:57

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来源于php中文网

原创

覆盖索引能避免回表,因其将查询所需所有字段存于B+树叶子节点,使数据库无需通过主键二次查找聚簇索引,从而消除额外随机IO。

sql 覆盖索引是如何减少 io 的?

覆盖索引为什么能避免回表

覆盖索引的核心作用是让查询所需的所有字段都包含在索引的 B+ 树叶子节点 中,这样数据库引擎查完索引就直接拿到结果,不用再根据主键去聚簇索引里二次查找(即“回表”)。回表本质是一次额外的随机 IO —— 尤其当数据量大、主键分散时,磁盘寻道开销显著。

常见错误现象:EXPLAIN 输出中 Extra 列出现 Using index,说明命中覆盖索引;若出现 Using where; Using indexUsing index condition,需结合 key_lenfiltered 综合判断是否真覆盖;而一旦出现 Using where 且没 Using index,基本意味着要回表。

  • 覆盖索引要求 SELECT 字段、WHERE 条件字段、ORDER BY 字段、GROUP BY 字段全部被索引包含(或可推导)
  • 联合索引顺序很重要:比如 INDEX(a, b, c) 能覆盖 WHERE a=1 AND b=2 ORDER BY c,但不能覆盖 WHERE b=2(无法跳过最左前缀)
  • SELECT * 几乎不可能被覆盖,除非是唯一一张表且建了包含所有列的索引(不现实,也不推荐)

联合索引字段顺序如何影响 IO 节省效果

字段顺序决定 B+ 树的排序结构,也决定哪些查询能用上索引的“有序性”。顺序不对,即使字段全有,也可能触发文件排序(Using filesort)或全索引扫描,IO 并未真正减少。

使用场景举例:查询 SELECT user_id, status FROM orders WHERE shop_id = 123 AND status IN ('paid', 'shipped') ORDER BY created_at DESC。如果建索引为 INDEX(shop_id, status, created_at, user_id),就能覆盖——因为 WHERE 条件用了前两个字段,ORDER BY 用了第三个,SELECTuser_id 在最后,全部落在同一棵索引树叶子节点里。

  • 把等值查询字段(=)放最左,范围查询字段(IN>)放中间,排序/分组字段紧随其后,最后才是 SELECT 中的其他字段
  • 避免在索引中间插入高区分度但非查询条件的字段(如 uuid),会增大索引体积,间接增加 IO 次数(读更多页)
  • created_at 是时间戳类型,升序存储;若查询用 ORDER BY created_at DESC,MySQL 8.0+ 支持降序索引,否则仍可能触发 filesort

覆盖索引对 Buffer Pool 和磁盘页加载的影响

索引页通常比数据页小得多(尤其没 TEXT/BLOB 字段时),同样大小的内存页能缓存更多索引记录。这意味着更大概率在 Buffer Pool 中命中索引页,减少物理磁盘读;即使需要从磁盘加载,单次读取的页数也更少。

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性能影响明显体现在高并发点查场景:比如订单详情页只显示编号、状态、金额,用 INDEX(order_no, status, amount) 后,QPS 上升时 Innodb_buffer_pool_reads 增长变缓,而 Innodb_buffer_pool_read_requests 持续上升——说明缓存效率提升。

  • 索引列尽量用紧凑类型:比如用 TINYINT状态码,别用 VARCHAR(20) 存字符串
  • 避免在覆盖索引里包含可空字段(NULL),会额外占用一个 bit 位,累积起来影响单页存储密度
  • 如果表有 ROW_FORMAT=COMPRESSED,索引页压缩效果通常优于数据页,进一步放大 IO 优势

什么情况下覆盖索引反而增加 IO

不是所有“字段全在索引里”的情况都省 IO。索引太宽、维护成本高、或查询实际走不到它,反而加重负担。

典型反例:给大表加一个包含 10 个字段的联合索引,但业务中 90% 查询只用其中 2 个字段,且该索引因 WHERE 条件不匹配根本没被选中。这时索引不仅占空间,每次 INSERT/UPDATE 还要多写 10 个字段到多个索引页,引发更多随机写 IO。

  • SHOW INDEX FROM table_name 查看 Cardinality,如果远低于表行数,说明索引选择性差,优化器大概率弃用
  • ALTER TABLE ... ADD INDEX 会锁表(5.6+ 支持 ALGORITHM=INPLACE,但仍需拷贝索引数据,IO 峰值高)
  • 覆盖索引无法加速 SELECT COUNT(*)(除非是 MyISAM),因为 InnoDB 需遍历索引统计行数,和扫聚簇索引代价接近

真正节省 IO 的前提是:查询能稳定走这个索引,且索引本身足够窄、选择性足够好。否则只是把 IO 压力从查询时挪到了写入时。

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