JOIN 两侧 collation 不一致让索引隐身:utf8mb4_general_ci 与 0900_ai_ci 混用的慢查询复盘
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结论先行:
utf8mb4_general_ci和utf8mb4_0900_ai_ci都是「utf8mb4」,但它们是两套不同的比较规则(collation)。跨库 JOIN 时 collation 不一致,要么直接报Illegal mix of collations,要么为了绕过错误对列做CONVERT,结果把本该走索引的那一列「函数包裹」掉,退化成 2.3 亿行全表扫描。这个坑最阴的地方在于:两个字符集名字一模一样,肉眼根本看不出区别。
一、现象与背景:两个「一样的 utf8mb4」,JOIN 一下 P99 从 90ms 打到 6s
去年 Q3 给一套用户中心做慢查询巡检,环境是 MySQL 8.0.32、InnoDB、主从单实例。涉及两张表:
t_user(用户中心,5.7 时代建的):email VARCHAR(190),字符集 utf8mb4 / utf8mb4_general_ci,规模 4800 万行 / 6.1GB;t_camp_user(营销库,8.0 新建):email VARCHAR(190),字符集 utf8mb4 / utf8mb4_0900_ai_ci,规模 2.3 亿行 / 9.8GB,email上有二级索引idx_email。
业务需求很朴素:给定一个 uid,匹配该用户在营销侧登记的 email,SQL 是 ... ON u.email = c.email WHERE u.uid = ?。
事故分三步走:
- 开发直接写
u.email = c.email,立刻报ERROR 1267 (HY000): Illegal mix of collations (utf8mb4_general_ci,IMPLICIT) and (utf8mb4_0900_ai_ci,IMPLICIT) for operation '='——注意,这是报错,不是慢; - 为了救火,开发对营销侧套了一层
CONVERT(c.email USING utf8mb4)绕过报错,结果c.email被函数包裹、idx_email直接失效,EXPLAIN里type=ALL、key=NULL,单条从本来的 ~80ms 飙到 4.6s; - 高峰时段这个接口每分钟 300+ 次,全表扫 + filesort 把连接池打满,整条链路 P99 从 90ms 涨到 6s,慢日志一晚上刷了几千条。
二、原理:charset 相同 ≠ collation 相同,而「函数包裹列」必废索引
三个机制叠在一起才酿成这事:
- charset 是编码,collation 是比较规则。
utf8mb4只说明怎么存字节,真正决定「a 和 á 谁大、大小写敏不敏感」的是 collation。utf8mb4_general_ci和utf8mb4_0900_ai_ci是两套排序,MySQL 认为它们不可直接比较。 - collation 优先级(coercibility):列=2、字符串字面量=4,数值小者胜出。两个「列 vs 列」都是 2,若 collation 又不同,MySQL 不会替你猜,而是直接报
Illegal mix of collations。 - CONVERT / COLLATE 会「函数包裹」被转换的那一列。B+ 树里存的是按原 collation 排好序的值,一旦列被套上
CONVERT(...),优化器就没法用那棵索引树去定位,只能全表扫描。这正是「加了 CONVERT 反而更慢」的根因。 - 8.0 默认 collation 是
utf8mb4_0900_ai_ci,而大量 5.7 遗留库是utf8mb4_general_ci——跨库 JOIN 天然踩雷。
三、具体做法(可复现)
1. 先诊断,确认是不是 collation 冲突:
-- 看两侧列的真实字符集与 collation
SELECT table_schema, table_name, column_name,
character_set_name, collation_name
FROM information_schema.COLUMNS
WHERE column_name = 'email'
AND table_schema IN ('user_center','marketing');
-- 看连接/服务器的默认 collation
SHOW VARIABLES LIKE 'collation_%';
2. 救火(改 SQL,保住大表索引): 把比较 collation 固定到需要走索引那侧的原生 collation,让另一侧(已被 uid 点查成 1 行)去被转换:
SELECT c.email
FROM t_user u
JOIN t_camp_user c
ON u.email COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci = c.email -- 统一到 c 的原生 collation
WHERE u.uid = 12345;
这样 c.email 原生匹配、走 idx_email(type=ref),u 侧被转换但只剩 1 行,代价可忽略。EXPLAIN 验证 c 侧 type=ref、key=idx_email,单条回到 ~80ms。
3. 根治(统一 collation):
ALTER TABLE t_user
MODIFY email VARCHAR(190) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci;
t_user 4800 万行 / 6.1GB,collation 变更走 ALGORITHM=COPY(整表重建),预计 15–25 分钟。用 gh-ost 在低峰执行,期间给 binlog 回放留余量。
4. 兜底: 应用连接串固定 collation=utf8mb4_0900_ai_ci,my.cnf 里设 collation-server / collation-connection,让字面量与列默认一致,避免「列 vs 常量」场景再踩。
四、踩过的坑 / 反直觉之处
- 坑 1(最反直觉):「都是 utf8mb4 就能 JOIN、就能走索引」——错。utf8mb4 只是 charset,collation 才是比较规则,
general_ci和0900_ai_ci是两套排序。 - 坑 2:
CONVERT(x USING utf8mb4)只声明了 charset,没指定 collation,遇到Illegal mix仍可能报错,必须显式带COLLATE。 - 坑 3(代价最大):救火时 CONVERT 加错侧——把 2.3 亿行的大表那列包了函数,索引失效全表扫。报错是「快」的,全扫是「慢」的,很多人怕报错反而把自己坑进慢查询。
- 坑 4:
EXPLAIN默认看不到 collation 转换,得用EXPLAIN FORMAT=JSON或SHOW WARNINGS才能发现隐式转换。 - 坑 5:ALTER 改 collation 不是 INPLACE/INSTANT,是 COPY,重建整表、占双倍空间,2.3 亿行表别在高峰裸跑。
五、结论与可复用清单
一句话:collation 不一致,要么报错、要么(为绕过而)废索引;正解是「统一到需要走索引那侧的原生 collation」+「根治 ALTER 统一」。从收益/成本看,救火改 SQL 是 10 分钟见效但治标,根治 ALTER 要 20 分钟+低峰窗口但一劳永逸,两者要一起做。
可复用清单:
- 建表时显式写
COLLATE,别依赖 server 默认; - 跨库/跨表 JOIN 前,用
information_schema.COLUMNS比对两侧 collation; - 应用连接串 /
my.cnf固定 collation; - 遇
Illegal mix of collations或 JOIN 后key=NULL,先查 collation,别盲目加索引; - 救火
CONVERT/COLLATE要作用在「已被 WHERE 收窄的小侧」,保住大表索引; - 根治用
ALTER(COPY,低峰 + gh-ost),别高峰裸跑。