Faster ranking and updating in mysql

In my laravel project I have a students table which contains the students’ exam results, each student belongs to a school, district and city. All the students can have the initial exam results and some of them fail specific subjects and they have a re exam in those subjects (termed as second_subject or second_total in the database)

At first the data was split into a students and a results table, however, they were all moved to a single students table for performance reasons. There are 16 subjects in total. and also exists a section field, each section have different subjects but there are also subjects in common, when ranking the student on total, schools, districts and cities the ranking should be also partitioned by the section. However the subject_ranking should include everyone who took that subject

public function up()
    {
        Schema::create((new Student)->getTable(), function (Blueprint $table) {
            $table->unsignedBigInteger('seat_number')->primary();
            $table->string('name');
            $table->foreignIdFor(School::class)->constrained((new School)->getTable());
            $table->string('school_name');
            $table->foreignIdFor(District::class)->constrained((new District)->getTable());
            $table->string('district_name');
            $table->foreignIdFor(City::class)->constrained((new City)->getTable());
            $table->string('city_name');
            $table->unsignedSmallInteger('section');
            $this->result($table);
            $this->result($table, 'second_');
            $table->timestamps();
        });
    }

    public function result(Blueprint $table, string $prefix = ''): void
    {
        $table->unsignedInteger($prefix . 'school_rank')->nullable();
        $table->unsignedInteger($prefix . 'district_rank')->nullable();
        $table->unsignedInteger($prefix . 'city_rank')->nullable();
        $table->unsignedInteger($prefix . 'country_rank')->nullable();
        $table->unsignedFloat($prefix . 'total')->nullable();
        $table->unsignedFloat($prefix . 'percentage')->nullable();
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $table->unsignedFloat($prefix . $subject)->nullable();
            $table->unsignedInteger($prefix . $subject . '_rank')->nullable();
        }
        $table->unsignedInteger($prefix . 'status')->nullable();
    }

in mysql that would be

CREATE TABLE `students` (
  `seat_number` bigint(20) unsigned NOT NULL,
  `name` varchar(255) NOT NULL,
  `school_id` bigint(20) unsigned NOT NULL,
  `school_name` varchar(255) NOT NULL,
  `district_id` bigint(20) unsigned NOT NULL,
  `district_name` varchar(255) NOT NULL,
  `city_id` bigint(20) unsigned NOT NULL,
  `city_name` varchar(255) NOT NULL,
  `section` smallint(5) unsigned NOT NULL,
  `school_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `district_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `city_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `country_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `total` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `percentage` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `english` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `english_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `math` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `math_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  -- ... rest of the 16 subjects
  `status` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_school_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_district_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_city_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_country_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_total` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_percentage` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_english` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_english_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_math` double(8,2) unsigned DEFAULT NULL,
  `second_math_rank` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  -- ... rest of the 16 subjects
  `second_status` int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  `created_at` timestamp NULL DEFAULT NULL,
  `updated_at` timestamp NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`seat_number`),

Essentially this data never changes and after importing all the data, the only missing fields are the “rank” fields which we need to do ourselves, which is done using a console command.

public function handle(): void
    {
        $time = microtime(true);
        $this->updateRanksForStudentsWithoutSecondExam();
        $secondExists = Student::query()->whereNotNull('second_total')->exists();
        if ($secondExists) {
            $this->updateRanksForStudentsWithSecondExam();
            $this->updatePreviousRanksForStudentsWithSecondExam();
        }
        $time = number_format(microtime(true) - $time, 2);
        $this->info('Updated all ranks in ' . $time . ' seconds');
    }

    /**
     * Update the ranks for students who didn't attend any second exam based on the latest results they have
     *
     * @return void
     */
    public function updateRanksForStudentsWithoutSecondExam(): void
    {
        $time = microtime(true);
        $this->info('Updating normal ranks for students...');
        $subjectsUpdates = [];
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $subjectsUpdates["$subject" . '_rank'] = DB::raw("case when $subject is null then null else {$subject}_rank_calculated end");
        }
        $count = Student::query()->toBase()
            ->whereNull('second_total')
            ->joinSub($this->getCoalescedRanksQuery(), 'ranks', 'seat_number', '=', 'seat_number_calculated')
            ->update([
                'country_rank' => DB::raw('country_rank_calculated'),
                'school_rank' => DB::raw('school_rank_calculated'),
                'district_rank' => DB::raw('district_rank_calculated'),
                'city_rank' => DB::raw('city_rank_calculated'),
                ...$subjectsUpdates,
            ]);
        $time = number_format(microtime(true) - $time, 2);
        $this->info('Updated the ranks of ' . $count . ' students without second exam in ' . $time . ' seconds');
    }

    /**
     * Essentially the same as the previous method, but for students who have a second exam
     * since now we are updating the second_ fields instead of the normal fields
     *
     * @return void
     */
    public function updateRanksForStudentsWithSecondExam(): void
    {
        $time = microtime(true);
        $this->info('Updating second exam ranks for students...');
        $updateSubjectsRanksRaw = [];
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $updateSubjectsRanksRaw['second_' . $subject . '_rank'] = DB::raw("case when $subject is null then null else {$subject}_rank_calculated end");
        }
        $count = Student::query()->toBase()
            ->whereNotNull('second_total')
            ->joinSub($this->getCoalescedRanksQuery(), 'ranks', 'seat_number', '=', 'seat_number_calculated')
            ->update([
                'second_country_rank' => DB::raw('country_rank_calculated'),
                'second_school_rank' => DB::raw('school_rank_calculated'),
                'second_district_rank' => DB::raw('district_rank_calculated'),
                'second_city_rank' => DB::raw('city_rank_calculated'),
                ...$updateSubjectsRanksRaw,
            ]);
        $time = number_format(microtime(true) - $time, 2);
        $this->info('Updated the ranks of ' . $count . ' students with second exam in ' . $time . ' seconds');
    }

    /**
     * This will update the initial ranks of the students who had a second exam based only on the initial results of all the students
     * this is so the student can compare their ranks before and after the retaking the exam
     *
     * @return void
     */
    public function updatePreviousRanksForStudentsWithSecondExam(): void
    {
        $time = microtime(true);
        $this->info('Updating previous ranks for students with second exam...');

        $updateSubjectsRanksRaw = [];
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $updateSubjectsRanksRaw["$subject" . '_rank'] = DB::raw("case when $subject is null then null else {$subject}_rank_calculated end");
        }
        $count = Student::query()->toBase()
            ->whereNotNull('second_total')
            ->joinSub($this->getNonCoalescedRanksQuery(), 'ranks', 'seat_number', '=', 'seat_number_calculated')
            ->update([
                'country_rank' => DB::raw('country_rank_calculated'),
                'school_rank' => DB::raw('school_rank_calculated'),
                'district_rank' => DB::raw('district_rank_calculated'),
                'city_rank' => DB::raw('city_rank_calculated'),
                ...$updateSubjectsRanksRaw,
            ]);
        $time = number_format(microtime(true) - $time, 2);
        $this->info('Updated previous ranks of ' . $count . ' students in ' . $time . ' seconds');
    }

    /**
     * This returns a subquery that contains all the students ranked based on their latest result (either the second, or the first if there is no second)
     *
     * @return Builder
     */
    public function getCoalescedRanksQuery(): Builder
    {
        $selects = [];
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $selects[] = DB::raw("rank() over (order by COALESCE(second_$subject, $subject) desc) as {$subject}_rank_calculated");
        }
        foreach (['school', 'district', 'city'] as $type) {
            $selects[] = DB::raw("rank() over (partition by section, {$type}_id order by COALESCE(second_total, total) desc) as {$type}_rank_calculated");
        }
        $selects[] = DB::raw('rank() over (partition by section order by COALESCE(second_total, total) desc) as country_rank_calculated');
        return Student::query()->toBase()
            ->select([DB::raw('seat_number as seat_number_calculated'), ...$selects]);
    }

    public function getNonCoalescedRanksQuery(): Builder
    {
        $selects = [];
        foreach (Student::$subjects as $subject) {
            $selects[] = DB::raw("rank() over (order by $subject desc) as {$subject}_rank_calculated");
        }
        foreach (['school', 'district', 'city'] as $type) {
            $selects[] = DB::raw("rank() over (partition by section, {$type}_id order by total desc) as {$type}_rank_calculated");
        }
        $selects[] = DB::raw('rank() over (partition by section order by total desc) as country_rank_calculated');
        return Student::query()->toBase()
            ->whereNotNull('total')
            ->select([DB::raw('seat_number as seat_number_calculated'), ...$selects]);
    }

I went through alot of different approaches for calculating and setting these ranks correctly, however since the table is usually 1,000,000+ records (which could be considered alot or not depending on who you ask), this console command takes more than 15 minutes to finish, roughly the first 2 queries takes the same time and third is a tiny bit faster.

Is mysql efficient in calculating the ranks and then setting those ranks based on a subquery? since the data doesn’t change will creating an index on all of those fields be beneficial in faster sorting for ranking? Or would somehow doing all this proccessing in php be faster? I can load the entire table in memory because it is less than 500mb anyways, however I believe this would make the updating part alot slower even if the ranking is faster. any ideas on how to improve this would be appreciated. Storage and import time don’t matter at all, the only thing that matters in this project is speed and performance in all other parts.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật