如何通过自动增加索引，实现数据库查询耗时降低50%

很多开发者都遇到类似这样的经历：一个产品功能开发测试都正常，发布上线后也正常，但是过一段后，如果有个活动或流量一大程序就突然卡了，也有可能流量正常也没搞活动，但是过一段时间后程序响应越来越慢，这个时候一般都要花很大精力去排查原因，最后发现是数据库查询没有索引导致的。流量大或数据量增加后会导致请求变慢，加上索引就正常了。

在小程序云开发的数据库场景下，我们会思考为什么会出现这样的问题？为什么用户总是会忘记加索引？能不能让用户无需关心这个问题，数据库自动加上索引？

业界方案及其问题

针对这个问题，业界一般采用的是全量索引的方案：通过给所有的字段加单字段索引，引导用户主动添加多字段索引，从而实现保证所有的查询都有索引。但这样代价是会有大量的冗余索引，占用了大量的磁盘空间，而且，一些多字段的场景下，依然需要用户参与。这样的方案不能满足云开发 Cloudbase 的需求。

云开发数据库自动化索引

在这个问题上，腾讯云和微信联合推出的小程序云开发，就做出了比较积极的应对措施。在其对业务进行分析后，提出了自己的解决方案 —— 分析数据并自动建立索引。针对系统中查询较慢的用户请求，自动分析出最佳建立索引的方式，并基于此建立索引，从而覆盖了单字段索引和多字段索引的情况。

想要理解自动建立索引，就要了解如何手动建立索引：对于单字段索引，建立起来比较简单，无论升序还是降序都是一样的。但对于多字段组合索引时，会有各种方式来建立索引，比如，三个字段的索引，就会受限制于索引是否覆盖了三个不同的字段、字段相应的升降序是否匹配，如果不匹配，可能索引就没有效果。

正因为加好索引并不简单，也证明自动加索引势在必行。而要做好自动增加索引遇到的主要问题有：

1. 如何尽量减少索引个数避免影响写入性能和磁盘消耗过多。

2. 如何避免添加索引导致的锁表影响正常的用户数据查询。

3. 如何尽量规避加索引触发未知问题。

4. 自动增加的索引如何自动删除。

针对这些问题，小程序云开发的解决方案是：通过筛选出耗时超过一定阈值的查询语句，从而获得需要进行优化的数据库查询，并依据数据库索引的前缀匹配规则，按照最少创建索引数量的原则，增加相应的索引，尽量让索引覆盖到所有的查询语句。

为了避免添加索引导致的锁表影响用户的数据查询，小程序云开发在具体添加索引的时候，采用了异步添加索引的方式，这是云开发数据库的一个关键能力。另外，通过限制单个数据库增加索引的频率和数量来规避未知风险，通过分析线上数据优化自动索引增加算法。最后会定期筛选那些长时间没有被查询命中的索引，对其进行删除，确保系统不会存在太多的冗余索引影响性能。

上述自动索引的整个过程对于用户来说，都是不可见且无感知的。不过，在实际的上线过程中，大盘的数据查询整体耗时减少了 50%，用户侧的体验也发现程序速度突然变快了。

总结

自动索引的方案帮助云开发 Cloudbase 解决了大多数的数据库查询较慢的问题，但程序总有覆盖不到的部分，对于这一部分，小程序云开发表示：后续会在开发阶段提示增加相应的索引，以及提供慢查询日志导出和自定义告警功能，让用户感知到问题， 从而在业务逻辑上进行优化。

作者简介：利开园，腾讯云云开发团队成员，腾讯高级开发工程师

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