mysql innodb索引原理的詳細介紹(程式碼範例)

不言
發布: 2019-03-04 15:06:48
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這篇文章帶給大家的內容是關於mysql innodb索引原理的詳細介紹(程式碼範例),有一定的參考價值,有需要的朋友可以參考一下,希望對你有幫助。

聚集索引(clustered index)

innodb儲存引擎表是索引組織表,表中資料依照主鍵順序存放。其聚集索引就是依照每張表的主鍵順序建構一顆B 樹,其葉子結點中存放的就是整張表的行記錄數據,這些葉子節點成為數據頁。 (相關推薦:MySQL教學

聚集索引的儲存並不是物理上連續的,而是邏輯上連續的,葉子結點間依照主鍵順序排序,透過雙向鍊錶連接。多數情況下,查詢優化器傾向於採用聚集索引,因為聚集索引能在葉子結點直接找到數據,並且因為定義了數據的邏輯順序,能特別快的訪問針對範圍值的查詢。

聚集索引的這個特性決定了索引組織表中的資料也是索引的一部分。由於表裡的資料只能依照一顆B 樹排序,因此一張表只能有一個聚集索引。

在Innodb中,叢集索引預設就是主鍵索引。如果沒有主鍵,則依照下列規則來建立叢集索引:

  • 沒有主鍵時,會用非空且唯一的索引列做為主鍵,成為此資料表的叢集索引;
  • 如果沒有這樣的索引,InnoDB會隱式定義一個主鍵來作為叢集索引。

由於主鍵使用了叢集索引,如果主鍵是自增id,那麼對應的資料也會相鄰地存放在磁碟上,寫入效能較高。如果是uuid等字串形式,頻繁的插入會使innodb頻繁地移動磁碟區塊,寫入效能就比較低了。

B 樹(多路平衡查找樹)

我們知道了innodb引擎索引使用了B 樹結構,那麼為什麼不是其他類型樹結構,例如二元樹呢?

電腦在儲存資料的時候,有最小儲存單元,這就好比人民幣流通最小單位是分一樣。檔案系統的最小單元是區塊,一個區塊的大小是4k(這個值根據系統不同且可設定),InnoDB儲存引擎也有自己的最小儲存單元—頁(Page),一個頁的大小是16K(這個值也是可設定的)。

檔案系統中一個檔案大小只有1個字節,但不得不佔磁碟上4KB的空間。同理,innodb的所有資料檔的大小始終都是16384(16k)的整數倍。

mysql innodb索引原理的詳細介紹(程式碼範例)

所以在MySQL中,存放索引的一個區塊節點佔16k,mysql每次IO操作會利用系統的預讀能力一次載入16K。這樣,如果這一個節點只放1個索引值是非常浪費的,因為一次IO只能取得一個索引值,所以不能使用二元樹。

B 樹是多路查找樹,一個節點能放n個值,n = 16K / 每個索引值的大小。
例如索引字段大小1Kb,這時候每個節點能放的索引值理論上是16個,這種情況下,二叉樹一次IO只能載入一個索引值,而B 樹則能載入16個。

B 樹的路數為n 1,n是每個節點存在的值數量,例如每個節點存放16個值,那麼這棵樹就是17路。

從這裡也能看出,B 樹節點可儲存多個值,所以B 樹索引並不能找到一個給定鍵值的具體行。 B 樹只能找到存放資料行的具體頁,然後把頁讀入記憶體中,再在記憶體中找出指定的資料。

附:B樹和B 樹的區別在於,B 樹的非葉子結點只包含導航訊息,不包含實際的值,所有的葉子結點和相連的節點使用鍊錶相連,便於區間尋找和遍歷。

輔助索引

也稱為非聚集索引,其葉子節點不包含行記錄的全部數據,葉子結點除了包含鍵值以外,每個葉子結點中的索引行還包含一個書籤,該書籤就是對應行的聚集索引鍵。

如下圖可以表示輔助索引和聚集索引的關係(圖片源自網絡,看大概意思即可):

mysql innodb索引原理的詳細介紹(程式碼範例)

當透過輔助索引來尋找資料時,innodb儲存引擎會透過輔助索引葉子節點取得只想主鍵索引的主鍵,既然後再透過主鍵索引找到完整的行記錄。

例如在一棵高度為3的輔助索引樹中查找數據,那需要對這顆輔助索引樹進行3次IO找到指定主鍵,如果聚集索引樹的高度同樣為3,那麼還需要對聚集索引樹進行3次查找,最終找到一個完整的行資料所在的頁,因此一共需要6次IO存取來得到最終的資料頁。

所建立的索引,如聯合索引、唯一索引等,都屬於非叢集索引。

聯合索引

聯合索引是指將資料表上的多個資料列進行索引。聯合索引也是一顆B 樹,不同的是聯合索引的鍵值數量不是1,而是大於等於2。

例如有user表,欄位為id,age,name,現發現如下兩個sql使用頻率最多:

Select * from user where age = ? ;
Select * from user where age = ? and name = ?;
登入後複製

這時候不需要為age和name單獨建立兩個索引,只需要建立如下一個聯合索引即可:

create index idx_age_name on user(age, name)
登入後複製

聯合索引的另一個好處已經對第二個鍵值進行了排序處理,有時可以避免多一次的排序操作。

會覆寫索引

覆寫索引,也就是從輔助索引就可以得到查詢所需的所有欄位值,而不需要查詢聚集索引中的記錄。覆蓋索引的好處是輔助索引不包含整行記錄的所有信息,故其大小要遠小於聚集索引,因此可以減少大量的IO操作。

例如上面有聯合索引(age,name),如果如下:

select age,name from user where age=?
登入後複製

就能使用覆蓋索引了。

覆蓋索引的另一個好處是對於統計問題,例如:

select count(*) from user
登入後複製

innodb儲存引擎並不會選擇透過查詢聚集索引來進行統計。由於user表上也有輔助索引,而輔助索引遠小於聚集索引,選擇輔助索引可以減少IO運算。

注意事項

  • 索引只建合適的,不建造多餘的
因為每當增刪資料時,B 樹都要調整,如果建立多個索引,多個B 樹都要調整,而樹越多、結構越龐大,這個調整就越耗時耗資源。如果減少了這些不必要的索引,磁碟的使用率可能會大大降低。
  • 索引列的資料長度能少則少。

索引資料長度越小,每個區塊中儲存的索引數量越多,一次IO取得的值更多。

  • 符合列前綴可用到索引like 9999%,like �99%、like �99用不到索引;
  • Where 條件中in和or可以使用索引, not in 和操作無法使用索引;

如果是not in或,面對B 樹,引擎根本不知道應該從哪個節點入手。

  • 符合範圍值,order by 也可用到索引;
  • 多用指定列查詢,只傳回自己想到的資料列,少用select *;

不需要查詢無用字段,並且不使用*可能還會命中覆蓋索引哦;

  • #聯合索引中如果不是按照索引最左列開始查找,無法使用索引;

最左匹配原則;

  • 聯合索引中精確匹配最左前列並範圍匹配另外一列可以用到索引;
  • 聯合索引中如果查詢中有某個列的範圍查詢,則其右邊的所有列都無法使用索
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來源:segmentfault.com
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