Mysql索引原理

2021-10-03 10:18:23 字數 2373 閱讀 2331

一句話總結:索引是幫助mysql快速高效獲取資料的 排好序 的 資料結構

如果我們資料庫建表時不建索引直接查詢,資料庫只能遍歷比較,時間複雜度為:o(n);

比如我們查詢索引為10的資料,遵從樹結構左小右大的原則,三次就可以查詢出想要的索引,根據索引獲取資料磁碟位址,時間複雜度為:o(log n);

但是二叉樹有乙個問題,如果從根節點是到葉子節點是順序插入的話,二叉樹就會變成乙個線性的鍊錶,這個時候和直接遍歷資料沒有區別,時間複雜度:o(n);

這個時候我們思考一下,如果有一種平衡樹,就可以提高效率,降低時間損耗,也就是下面的平衡二叉樹(紅黑樹);

這個時候,時間複雜度就會一直為:o(log n);

但是我們還可以再思考一下,紅黑樹有沒有問題呢?肯定是有的,隨著資料量的變大,樹的高度會越來越高,我們查詢的元素就越來越多,所以紅黑樹也是不行的;

我們繼續思考,如果可以控制高度,是不是就解決了這個問題?

如果可以控制高度,將父節點的資料橫向擴充套件,效能將會得到進一步的提公升,這個時候b-tree就登場了,其實我們的資料庫索引就是基於b-tree實現的;

b-tree可以對樹的每個節點做橫向的擴充套件,既解決了鍊錶問題,也保證樹的高度不要太高,也就是每乙個節點都存放索引和data,這種橫向擴充套件的結構我們稱做為頁;

既然b-tree這麼完美,那為什麼mysql沒有選擇用b樹做索引結構呢?因為每個頁裡面都存放資料,帶來了極大的io開銷,資料量如果很大,載入時記憶體損耗嚴重;

有什麼辦法可以解決嗎?

如果我們只把資料存放在葉子節點上,父節點不存放資料,載入時根據父節點只載入某個葉子節點的資料,是不是就可以節省很多記憶體;b+tree完全滿足我們的想法;

b+tree相較於b樹有兩個改變:

將資料只存在在葉子節點上(冗餘),非葉子節點不儲存data,這樣可以存放更多的索引;

葉子節點包含所有的索引;

葉子節點用指標連線,提高區間訪問的效能;

資料存在葉子節點的好處?

根節點和中間節點就能儲存更多的索引資料;

葉子節點的橫向指標的好處?

葉子節點的橫向指標可以支援範圍查詢,比如我們要查詢上圖中索引大於4的資料,只需要獲取指標右邊的所有資料就行,非常方便;

將索引通過雜湊演算法以後儲存,精確查詢可以快速定位到資料位址;

但是有乙個很嚴重的問題,不支援範圍查詢,因為hash運算以後的資料是沒有順序的,也不存在指標,所以無法進行範圍查詢;

葉子節點的data存放了實際資料的就是聚簇索引,反之是非聚簇索引;

聚簇索引:innerdb就是聚簇索引的實現,葉子節點的data存放了實際資料;

整形比較索引時方便;

整形占用空間小;

自增是為了防止**,減少樹的自旋,降低效能開銷;

建議使用innerdb引擎,支援事務、表鎖、行鎖、聚簇索引;

最好有整形自增主鍵,強調一點根據資料量選用int或者bigint,盡量避免主鍵到頭的尷尬;

索引最好有唯一索引和復合索引搭配使用,不要濫建索引,會降低寫的效能,樹的旋轉耗時;

列欄位占用空間越小越好,可以使用列舉來代替字串;

最好有create_time 和 update_time欄位,方便定位問題;

最好預留幾個字段,方便擴充套件;

字段備註越詳細越好,方便後來者熟悉業務;

資料表最好一次建好,後續執行dml會耗時,表越大越耗時,修改過程中會拒絕寫操作;

表字段不宜太多,可以垂直拆分成多個表;

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