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为什么我的主键没有被使用?如何检查?

检查主键使用情况

用户有时会发现,自己明明认为是在按主键排序或过滤,但查询速度仍比预期更慢。本文将说明如何确认是否使用了该键,并重点介绍一些未使用该键的常见原因。

创建表

下面是一个简单的表示例:

CREATE TABLE logs
(
    `code` LowCardinality(String),
    `timestamp` DateTime64(3)
)
ENGINE = MergeTree
ORDER BY (code, toUnixTimestamp(timestamp))

请注意,我们的排序键中的第二个条目是 toUnixTimestamp(timestamp)

填充数据

向此表写入 1 亿行数据:

INSERT INTO logs SELECT
 ['200', '404', '502', '403'][toInt32(randBinomial(4, 0.1)) + 1] AS code,
    now() + toIntervalMinute(number) AS timestamp
FROM numbers(100000000)

0 rows in set. Elapsed: 15.845 sec. Processed 100.00 million rows, 800.00 MB (6.31 million rows/s., 50.49 MB/s.)

SELECT count()
FROM logs

基本过滤

如果按代码过滤,我们可以在输出中看到扫描的行数:- 49.15 thousand。请注意,这只是总计 1 亿行中的一部分。

SELECT count() AS c
FROM logs
WHERE code = '200'

此外,我们还可以通过 EXPLAIN indexes=1 子句来确认已使用该索引:

EXPLAIN indexes = 1
SELECT count() AS c
FROM logs
WHERE code = '200'

注意,扫描的粒度数 8012 仅占总数 12209 的一部分。下方高亮的部分表明这里使用了主键。

PrimaryKey
  Keys: 
   code 

粒度是 ClickHouse 中的数据处理单元,每个粒度通常包含 8192 行。有关粒度及其过滤方式的更多信息,建议阅读本指南

按多个键过滤

假设我们按 codetimestamp 进行过滤:

SELECT count()
FROM logs
WHERE (code = '200') AND (timestamp >= '2025-01-01 00:00:00') AND (timestamp <= '2026-01-01 00:00:00')

在这种情况下,这两个排序键都会用于过滤行,因此只需要读取 87 个粒度。

在排序中使用键

ClickHouse 还可以利用排序键高效地进行排序。具体来说,

optimize_read_in_order 设置启用时 (默认即为启用) ,ClickHouse server 会使用表索引,并按 ORDER BY 键的顺序读取数据。这样一来,在指定 LIMIT 的情况下,就可以避免读取全部数据。因此,对于数据量大且 LIMIT 较小的查询,处理速度会更快。更多详情请参见这里这里

不过,这要求所使用的键保持一致。

例如,考虑以下查询:

SELECT *
FROM logs
WHERE (code = '200') AND (timestamp >= '2025-01-01 00:00:00') AND (timestamp <= '2026-01-01 00:00:00')
ORDER BY timestamp ASC
LIMIT 10

我们可以通过 EXPLAIN pipeline 确认这里并未应用该优化:

EXPLAIN PIPELINE
SELECT *
FROM logs
WHERE (code = '200') AND (timestamp >= '2025-01-01 00:00:00') AND (timestamp <= '2026-01-01 00:00:00')
ORDER BY timestamp ASC
LIMIT 10

这里的 MergeTreeSelect(pool: ReadPool, algorithm: Thread) 这一行并不表示使用了该优化,而是表示一次常规读取。这是因为我们的表排序键使用的是 toUnixTimestamp(Timestamp),而不是 timestamp。修正这种不匹配即可解决该问题:

EXPLAIN PIPELINE
SELECT *
FROM logs
WHERE (code = '200') AND (timestamp >= '2025-01-01 00:00:00') AND (timestamp <= '2026-01-01 00:00:00')
ORDER BY toUnixTimestamp(timestamp) ASC
LIMIT 10

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