MySQL索引的原理
MySQL資料庫支援多種索引,例如B樹索引、雜湊索引、全文索引等,本文著重講解下B樹索引。 (推薦:《mysql教學》)
#索引原理&本質
MySQL官方解釋:索引是為MySQL提高取得資料效率的數據結構,為了快速查詢資料。索引是滿足某種特定查找演算法的資料結構,而這些資料結構會以某種方式指向數據,從而實現高效查找數據。
B 樹
MySQL一般以B 樹作為其索引結構,那麼B 樹有什麼特色呢?
樹度為n的話,每個節點指針上限為2n 1
非葉子節點不存儲數據,只存儲指針索引;葉子節點存儲所有數據,不存儲指針
在經典B 樹基礎上增加了順序存取指針,每個葉子節點都有指向相鄰下一個葉子節點的指針,如圖所示。主要為了提高區間存取的效能,例如要找key為20到50的所有數據,只要以順序存取路線一次存取所有資料節點。
帶順序存取的B 樹簡圖
#局部性原理與磁碟預讀
那麼為什麼資料庫系統普遍使用B 樹作為索引結構,而不選例如紅黑樹其他結構呢?
首先要先來介紹下局部性原理和磁碟預讀的概念。
一般來說,索引本身較大,不會全部儲存在記憶體中,會以索引檔案的形式儲存在磁碟上。所以索引查找資料過程中就會產生磁碟IO操作,而磁碟IO相對於記憶體存取非常緩慢,因此索引結構要盡量減少磁碟IO的存取次數。
為了減少磁碟IO,磁碟往往會進行資料預讀,會從某個位置開始,預先向後讀取一定長度的資料放入內存,即局部性原理。因為磁碟順序讀取的效率較高,所以不需要尋道時間,因此可以提高IO效率。
預讀長度一般為頁的整數倍,主記憶體和磁碟以頁作為單位交換資料。當需要讀取的資料不在記憶體時,觸發缺頁中斷,系統會向磁碟發出讀取磁碟資料的請求,磁碟找到資料的起始位置並向後連續讀取一頁或幾頁資料載入內存,然後中斷返回,系統繼續運作。而一般資料庫系統設計時會將B 樹節點的大小設定為一頁,這樣每個節點的載入只需要一次IO。
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常見情況:1、使用函數或運算;2、隱式類型轉換;3、使用不等於(!=或<>);4、使用LIKE操作符,並以通配符開頭;5、OR條件;6、NULL值;7、索引選擇性低;8、複合索引的最左前綴原則;9、優化器決策;10、FORCE INDEX和IGNORE INDEX。

全表掃描在MySQL中可能比使用索引更快,具體情況包括:1)數據量較小時;2)查詢返回大量數據時;3)索引列不具備高選擇性時;4)複雜查詢時。通過分析查詢計劃、優化索引、避免過度索引和定期維護表,可以在實際應用中做出最優選擇。

mysql索引在不使用索引列進行查詢、資料類型不符、前綴索引的使用不當、使用函數或表達式進行查詢、索引列的順序不正確、資料更新頻繁和索引過多或過少情況下會失效。 1、不使用索引列進行查詢,為了避免這種情況,應在查詢中使用適當的索引列;2、資料類型不匹配,在設計表結構時,應確保索引列和查詢的資料類型匹配;3 、前綴索引的使用不當,可使用前綴索引。

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