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CREATE INDEX

CREATE INDEX 在 TiDB 中的使用概况

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CREATE INDEX

CREATE INDEX 语句用于在已有表中添加新索引，功能等同于 ALTER TABLE .. ADD INDEX，提供了 MySQL 兼容性。

语法图

CreateIndexStmt ::=
    'CREATE' IndexKeyTypeOpt 'INDEX' IfNotExists Identifier IndexTypeOpt 'ON' TableName '(' IndexPartSpecificationList ')' IndexOptionList IndexLockAndAlgorithmOpt

IndexKeyTypeOpt ::=
    ( 'UNIQUE' | 'SPATIAL' | 'FULLTEXT' )?

IfNotExists ::=
    ( 'IF' 'NOT' 'EXISTS' )?

IndexTypeOpt ::=
    IndexType?

IndexPartSpecificationList ::=
    IndexPartSpecification ( ',' IndexPartSpecification )*

IndexOptionList ::=
    IndexOption*

IndexLockAndAlgorithmOpt ::=
    ( LockClause AlgorithmClause? | AlgorithmClause LockClause? )?

IndexType ::=
    ( 'USING' | 'TYPE' ) IndexTypeName

IndexPartSpecification ::=
    ( ColumnName OptFieldLen | '(' Expression ')' ) Order

IndexOption ::=
    'KEY_BLOCK_SIZE' '='? LengthNum
|   IndexType
|   'WITH' 'PARSER' Identifier
|   'COMMENT' stringLit
|   ("VISIBLE" | "INVISIBLE")
|   ("GLOBAL" | "LOCAL")

IndexTypeName ::=
    'BTREE'
|   'HASH'
|   'RTREE'

ColumnName ::=
    Identifier ( '.' Identifier ( '.' Identifier )? )?

OptFieldLen ::=
    FieldLen?

IndexNameList ::=
    ( Identifier | 'PRIMARY' )? ( ',' ( Identifier | 'PRIMARY' ) )*

KeyOrIndex ::=
    'Key' | 'Index'

示例

CREATE TABLE t1 (id INT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, c1 INT NOT NULL);

Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

INSERT INTO t1 (c1) VALUES (1),(2),(3),(4),(5);

Query OK, 5 rows affected (0.02 sec)
Records: 5  Duplicates: 0  Warnings: 0

EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE c1 = 3;

+-------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| id                      | estRows  | task      | access object | operator info                  |
+-------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| TableReader_7           | 10.00    | root      |               | data:Selection_6               |
| └─Selection_6           | 10.00    | cop[tikv] |               | eq(test.t1.c1, 3)              |
|   └─TableFullScan_5     | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1      | keep order:false, stats:pseudo |
+-------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

CREATE INDEX c1 ON t1 (c1);

Query OK, 0 rows affected (0.30 sec)

EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE c1 = 3;

+------------------------+---------+-----------+------------------------+---------------------------------------------+
| id                     | estRows | task      | access object          | operator info                               |
+------------------------+---------+-----------+------------------------+---------------------------------------------+
| IndexReader_6          | 10.00   | root      |                        | index:IndexRangeScan_5                      |
| └─IndexRangeScan_5     | 10.00   | cop[tikv] | table:t1, index:c1(c1) | range:[3,3], keep order:false, stats:pseudo |
+------------------------+---------+-----------+------------------------+---------------------------------------------+
2 rows in set (0.00 sec)

ALTER TABLE t1 DROP INDEX c1;

Query OK, 0 rows affected (0.30 sec)

CREATE UNIQUE INDEX c1 ON t1 (c1);

Query OK, 0 rows affected (0.31 sec)

表达式索引

在一些场景中，查询的条件往往是基于某个表达式进行过滤。在这些场景中，一般的索引不能生效，执行查询只能遍历整个表，导致查询性能较差。表达式索引是一种特殊的索引，能将索引建立于表达式上。在创建了表达式索引后，基于表达式的查询便可以使用上索引，极大提升查询的性能。

假设要基于 LOWER(col1) 这个表达式建立索引，示例的 SQL 语句如下：

CREATE INDEX idx1 ON t1 ((LOWER(col1)));

或者等价的语句：

ALTER TABLE t1 ADD INDEX idx1((LOWER(col1)));

还可以在建表的同时指定表达式索引：

CREATE TABLE t1 (
    col1 CHAR(10),
    col2 CHAR(10),
    INDEX ((LOWER(col1)))
);

注意：

表达式索引中的表达式需要用 ( 和 ) 包围起来，否则会报语法错误。

删除表达式索引与删除普通索引的方法一致：

DROP INDEX idx1 ON t1;

表达式索引涉及众多表达式。为了确保正确性，当前仅允许经充分测试的一部分函数用于创建表达式索引，即生产环境中仅允许表达式中包含这些函数。这些函数可以通过查询变量 tidb_allow_function_for_expression_index 得到。在后续版本中，这些函数会持续增加。目前允许的函数如下：

JSON_ARRAY()
JSON_ARRAY_APPEND()
JSON_ARRAY_INSERT()
JSON_CONTAINS()
JSON_CONTAINS_PATH()
JSON_DEPTH()
JSON_EXTRACT()
JSON_INSERT()
JSON_KEYS()
JSON_LENGTH()
JSON_MERGE_PATCH()
JSON_MERGE_PRESERVE()
JSON_OBJECT()
JSON_PRETTY()
JSON_QUOTE()
JSON_REMOVE()
JSON_REPLACE()
JSON_SEARCH()
JSON_SET()
JSON_STORAGE_SIZE()
JSON_TYPE()
JSON_UNQUOTE()
JSON_VALID()
LOWER()
MD5()
REVERSE()
TIDB_SHARD()
UPPER()
VITESS_HASH()

对于以上列表之外的函数，由于未完成充分测试，当前仍为实验特性，不建议在生产环境中使用。其他的表达式例如运算符、CAST 和 CASE WHEN 也同样为实验特性，不建议在生产环境中使用。如果仍然希望使用，可以在 TiDB 配置文件中进行以下设置：

allow-expression-index = true

注意：

表达式索引不能为主键。

表达式索引中的表达式不能包含以下内容：

易变函数，例如 RAND() 和 NOW() 等。

系统变量以及用户变量。

子查询。

AUTO_INCREMENT 属性的列。一个例外是设置系统变量 tidb_enable_auto_increment_in_generated 为 true 后，可以去掉该限制。

窗口函数。

ROW 函数。例如 CREATE TABLE t (j JSON, INDEX k (((j,j))));。

聚合函数。

表达式索引将隐式占用名字，_V$_{index_name}_{index_offset}，如果已有相同名字的列存在，创建表达式索引将报错。如果后续新增相同名字的列，也会报错。

在表达式索引中，表达式的函数参数个数必须正确。

当索引的表达式使用了字符串相关的函数时，受返回类型以及其长度的影响，创建表达式索引可能会失败。这时可以使用 CAST() 函数显式指定返回的类型以及长度。例如表达式 REPEAT(a, 3)，为了能根据该表达式建立表达式索引，需要将表达式改写为 CAST(REPEAT(a, 3) AS CHAR(20)) 这样的形式。

当查询语句中的表达式与表达式索引中的表达式一致时，优化器可以为该查询选择使用表达式索引。依赖于统计信息，某些情况下优化器不一定选择表达式索引。这时可以通过 hint 指定强制使用表达式索引。

在以下示例中，假设建立在 LOWER(col1) 表达式上的索引为 idx。

当读取的结果为相同的表达式时，可以使用表达式索引。例如：

SELECT LOWER(col1) FROM t;

当过滤的条件中有相同的表达式时，可以使用表达式索引。例如：

SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) = "a";
SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) > "a";
SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) BETWEEN "a" AND "b";
SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) IN ("a", "b");
SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) > "a" AND LOWER(col1) < "b";
SELECT * FROM t WHERE LOWER(col1) > "b" OR LOWER(col1) < "a";

当查询按照相同的表达式进行排序时，可以使用表达式索引。例如：

SELECT * FROM t ORDER BY LOWER(col1);

当聚合函数或者 GROUP BY 中包含相同的表达式时，可以使用表达式索引。例如：

SELECT MAX(LOWER(col1)) FROM t;
SELECT MIN(col1) FROM t GROUP BY LOWER(col1);

要查看表达式索引对应的表达式，可执行 SHOW INDEX 或查看系统表 information_schema.tidb_indexes 以及 information_schema.STATISTICS 表，输出中 Expression 这一列显示对应的表达式。对于非表达式索引，该列的值为 NULL。

维护表达式索引的代价比一般的索引更高，因为在插入或者更新每一行时都需要计算出表达式的值。因为表达式的值已经存储在索引中，所以当优化器选择表达式索引时，表达式的值就不需要再计算。因此，当查询速度比插入速度和更新速度更重要时，可以考虑建立表达式索引。

表达式索引的语法和限制与 MySQL 相同，是通过将索引建立在隐藏的虚拟生成列 (generated virtual column) 上来实现的。因此所支持的表达式继承了虚拟生成列的所有限制。

多值索引

多值索引是一种定义在数组列上的二级索引。在普通索引中，一条索引记录对应一条数据记录 (1:1)。而在多值索引中，存在多条索引记录对应一条数据记录 (N:1)。多值索引用于索引 JSON 数组。例如，一个定义在 zipcode 字段上的多值索引会对每一个 zipcode 中的记录产生一条索引记录。

{
    "user":"Bob",
    "user_id":31,
    "zipcode":[94477,94536]
}

创建多值索引

创建多值索引与创建表达式索引的方法一致。在索引定义中使用 CAST(... AS ... ARRAY) 函数来创建一个多值索引。

mysql> CREATE TABLE customers (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name CHAR(10),
    custinfo JSON,
    INDEX zips((CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)))
);

多值索引可以被定义为唯一索引：

mysql> CREATE TABLE customers (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name CHAR(10),
    custinfo JSON,
    UNIQUE INDEX zips( (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)))
);

当被定义为唯一索引时，试图插入重复数据将会报错：

mysql> INSERT INTO customers VALUES (1, 'pingcap', '{"zipcode": [1,2]}');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> INSERT INTO customers VALUES (1, 'pingcap', '{"zipcode": [2,3]}');
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '2' for key 'customers.zips'

允许同一条记录存在重复的值，不同记录出现重复值时将报错：

-- 插入成功
mysql> INSERT INTO t1 VALUES('[1,1,2]');
mysql> INSERT INTO t1 VALUES('[3,3,3,4,4,4]');

-- 插入失败
mysql> INSERT INTO t1 VALUES('[1,2]');
mysql> INSERT INTO t1 VALUES('[2,3]');

多值索引也可以被定义为复合索引：

mysql> CREATE TABLE customers (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name CHAR(10),
    custinfo JSON,
    INDEX zips(name, (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)))
);

当被定义为复合索引时，多值部分可以出现在任意位置，但是只能出现一次。

mysql> CREATE TABLE customers (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name CHAR(10),
    custinfo JSON,
    INDEX zips(name, (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)), (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)))
);
ERROR 1235 (42000): This version of TiDB doesn't yet support 'more than one multi-valued key part per index'.

写入的数据必须与多值索引的定义类型完全匹配，否则数据写入失败：

-- zipcode 字段中的所有元素必须为 UNSIGNED 类型
mysql> INSERT INTO customers VALUES (1, 'pingcap', '{"zipcode": [-1]}');
ERROR 3752 (HY000): Value is out of range for expression index 'zips' at row 1

mysql> INSERT INTO customers VALUES (1, 'pingcap', '{"zipcode": ["1"]}'); -- 与 MySQL 不兼容
ERROR 3903 (HY000): Invalid JSON value for CAST for expression index 'zips'

mysql> INSERT INTO customers VALUES (1, 'pingcap', '{"zipcode": [1]}');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

使用多值索引

请参考索引的选择。

特性与限制

如果是空 JSON 数组，则不会有对应的索引记录。
CAST(... AS ... ARRAY) 中的目标类型不能是 BINARY、JSON、YEAR、FLOAT、DECIMAL。其中源类型必须是 JSON。
无法使用多值索引进行排序。
只允许在 JSON 数组上建立多值索引。
多值索引不可以作为主键或外键。
多值索引使用额外的存储空间为：平均每行数组元素个数 * 普通二级索引使用空间。
相比于普通索引，DML 会对多值索引产生更多的索引记录的修改，因此多值索引会带来比普通索引更大的性能影响。
由于多值索引是一种特殊的表达式索引，因此具有表达式索引的限制。
使用备份恢复工具 (BR)、同步工具 (TiCDC)、导入工具 (TiDB Lightning) 无法将定义了多值索引的表备份、同步、导入到低于 v6.6.0 版本的 TiDB。
条件复杂的查询有可能无法选择到多值索引，多值索引支持的条件模式请参考使用多值索引。

不可见索引

默认情况下，不可见索引 (Invisible Indexes) 不会被查询优化器使用：

CREATE TABLE t1 (c1 INT, c2 INT, UNIQUE(c2));
CREATE UNIQUE INDEX c1 ON t1 (c1) INVISIBLE;

从 TiDB v8.0.0 开始，你可以通过修改系统变量 tidb_opt_use_invisible_indexes，允许优化器选择不可见索引。

具体可以参考 ALTER INDEX。

MySQL 兼容性

TiDB 支持解析 FULLTEXT 语法，但尚不支持使用 FULLTEXT、HASH 和 SPATIAL 索引。
为了兼容 MySQL，TiDB 在语法上支持 HASH、BTREE 和 RTREE 等索引类型，但会忽略它们。
不支持降序索引（类似于 MySQL 5.7）。
无法向表中添加 CLUSTERED 类型的 PRIMARY KEY。要了解关于 CLUSTERED 主键的详细信息，请参考聚簇索引。
表达式索引与视图存在兼容性问题。通过视图进行查询时，无法使用上表达式索引。
表达式索引与 Binding 存在兼容性问题。当表达式索引中的表达式存在常量时，对应查询所建的 Binding 会扩大范围。假设表达式索引中的表达式为 a+1，对应的查询条件为 a+1 > 2。则建立的 Binding 为 a+? > ?，这会导致像 a+2 > 2 这样的查询也会强制使用表达式索引，得到一个较差的执行计划。这同样影响 SQL Plan Management (SPM) 中的捕获和演进功能。
多值索引写入的数据必须与定义类型完全匹配，否则数据写入失败。详见创建多值索引。
TiDB 对分区表进行了扩展。你可以指定 GLOBAL 索引选项将 UNIQUE INDEX 设置为全局索引。该扩展与 MySQL 不兼容。

另请参阅

索引的选择
错误索引的解决方案
ADD INDEX
DROP INDEX
RENAME INDEX
ALTER INDEX
ADD COLUMN
CREATE TABLE
EXPLAIN

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