mysql 高階優化(1)

2021-10-10 05:42:36 字數 2679 閱讀 5477

b tree 指的是 balance tree,也就是平衡樹。平衡樹是一顆查詢樹,並且所有葉子節點位於同一層。

b+ tree 是基於 b tree 和葉子節點順序訪問指標進行實現,它具有 b tree 的平衡性,並且通過順序訪問指標來提高區間查詢的效能。

在 b+ tree 中,乙個節點中的 key 從左到右非遞減排列,如果某個指標的左右相鄰 key 分別是 keyi 和 keyi+1,且不為 null,則該指標指向節點的所有 key 大於等於 keyi 且小於等於 keyi+1。

進行查詢操作時,首先在根節點進行二分查詢,找到乙個 key 所在的指標,然後遞迴地在指標所指向的節點進行查詢。直到查詢到葉子節點,然後在葉子節點上進行二分查詢,找出 key 所對應的 data。

插入刪除操作會破壞平衡樹的平衡性,因此在進行插入刪除操作之後,需要對樹進行**、合併、旋轉等操作來維護平衡性。

紅黑樹等平衡樹也可以用來實現索引,但是檔案系統及資料庫系統普遍採用 b+ tree 作為索引結構,這是因為使用 b+ 樹訪問磁碟資料有更高的效能。

(一)b+ 樹有更低的樹高

平衡樹的樹高 o(h)=o(logdn),其中 d 為每個節點的出度。紅黑樹的出度為 2,而 b+ tree 的出度一般都非常大,所以紅黑樹的樹高 h 很明顯比 b+ tree 大非常多。

(二)磁碟訪問原理

作業系統一般將記憶體和磁碟分割成固定大小的塊,每一塊稱為一頁,記憶體與磁碟以頁為單位交換資料。資料庫系統將索引的乙個節點的大小設定為頁的大小,使得一次 i/o 就能完全載入乙個節點。

如果資料不在同乙個磁碟塊上,那麼通常需要移動制動手臂進行尋道,而制動手臂因為其物理結構導致了移動效率低下,從而增加磁碟資料讀取時間。b+ 樹相對於紅黑樹有更低的樹高,進行尋道的次數與樹高成正比,在同乙個磁碟塊上進行訪問只需要很短的磁碟旋轉時間,所以 b+ 樹更適合磁碟資料的讀取。

(三)磁碟預讀特性

為了減少磁碟 i/o 操作,磁碟往往不是嚴格按需讀取,而是每次都會預讀。預讀過程中,磁碟進行順序讀取,順序讀取不需要進行磁碟尋道,並且只需要很短的磁碟旋轉時間,速度會非常快。並且可以利用預讀特性,相鄰的節點也能夠被預先載入。

索引是在儲存引擎層實現的,而不是在伺服器層實現的,所以不同儲存引擎具有不同的索引型別和實現。

是大多數 mysql 儲存引擎的預設索引型別。

因為不再需要進行全表掃瞄,只需要對樹進行搜尋即可,所以查詢速度快很多。

因為 b+ tree 的有序性,所以除了用於查詢,還可以用於排序和分組。

可以指定多個列作為索引列,多個索引列共同組成鍵。

適用於全鍵值、鍵值範圍和鍵字首查詢,其中鍵字首查詢只適用於最左字首查詢。如果不是按照索引列的順序進行查詢,則無法使用索引。

innodb 的 b+tree 索引分為主索引和輔助索引。主索引的葉子節點 data 域記錄著完整的資料記錄,這種索引方式被稱為聚簇索引。因為無法把資料行存放在兩個不同的地方,所以乙個表只能有乙個聚簇索引。

輔助索引的葉子節點的 data 域記錄著主鍵的值,因此在使用輔助索引進行查詢時,需要先查找到主鍵值,然後再到主索引中進行查詢。

雜湊索引能以 o(1) 時間進行查詢,但是失去了有序性:

innodb 儲存引擎有乙個特殊的功能叫「自適應雜湊索引」,當某個索引值被使用的非常頻繁時,會在 b+tree 索引之上再建立乙個雜湊索引,這樣就讓 b+tree 索引具有雜湊索引的一些優點,比如快速的雜湊查詢。

查詢條件使用 match against,而不是普通的 where。

innodb 儲存引擎在 mysql 5.6.4 版本中也開始支援全文索引。

myisam 儲存引擎支援空間資料索引(r-tree),可以用於地理資料儲存。空間資料索引會從所有維度來索引資料,可以有效地使用任意維度來進行組合查詢。

必須使用 gis 相關的函式來維護資料。

在進行查詢時,索引列不能是表示式的一部分,也不能是函式的引數,否則無法使用索引。

例如下面的查詢不能使用 actor_id 列的索引:

在需要使用多個列作為條件進行查詢時,使用多列索引比使用多個單列索引效能更好。例如下面的語句中,最好把 actor_id 和 film_id 設定為多列索引。

讓選擇性最強的索引列放在前面。

索引的選擇性是指:不重複的索引值和記錄總數的比值。最大值為 1,此時每個記錄都有唯一的索引與其對應。選擇性越高,每個記錄的區分度越高,查詢效率也越高。

例如下面顯示的結果中 customer_id 的選擇性比 staff_id 更高,因此最好把 customer_id 列放在多列索引的前面。

對於 blob、text 和 varchar 型別的列,必須使用字首索引,只索引開始的部分字元。

字首長度的選取需要根據索引選擇性來確定。

索引包含所有需要查詢的字段的值。

總結:具有以下優點:

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Mysql高階高階(sql優化)

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