MySQL索引原理之索引原理

2022-09-22 05:51:08 字數 2939 閱讀 5952

索引定義:是儲存引擎用於快速查詢記錄的一種資料結構。需要額外開闢空間和資料維護工作。

索引是物理資料頁儲存,在資料檔案中(innodb,ibd檔案),利用資料頁(page)儲存。

索引可以加快檢索速度,但是同時也會降低增刪改操作速度,索引維護需要代價。

索引涉及的理論知識:二分查詢法、hash和b+tree。

一、二分查詢法

二分查詢法也叫這邊查詢法,它是在有序陣列中查詢指定資料的搜尋演算法。其有點事等值查詢、範圍查詢效能高,缺點是更新資料、新增資料、刪除資料維護成本高。

1)定位left和right兩個指標;

2)計算(left+right)/2;

3)判斷除以2後索引位置值與模板值的大小比對;

4)索引位置值大於目標值就-1, right移動;如果小於目標值就+1, left移動。

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二、hash結構

hash底層實現是由hash表來實現的,是根據鍵值 儲存資料的結構。非常適合根據key查詢

value值,也就是單個key查詢,或者說等值查詢。其結構如下所示:

從上面結構可以看出,hash索引可以方便的提供等值查詢,但是對於範圍查詢就需要全表掃瞄了。

hash索引在mysql 中hash結構主要應用在memory原生的hash索引 、innodb 自適應雜湊索引。

innodb提供的自適應雜湊索引功能強大,接下來重點描述下innodb 自適應雜湊索引。

innodb自適應雜湊索引是為了提公升查詢效率,innodb儲存引擎會監控表上各個索引頁的查詢,

當innodb注意到某些索引值訪問非常頻繁時,會在記憶體中基於b+tree索引再建立乙個雜湊索引,使得內

存的 b+tree 索引具備雜湊索引的功能,即能夠快速定值訪問頻繁訪問的索引頁。

innodb自適應雜湊索引:在使用hash索引訪問時,一次性查詢就能定位資料,等值查詢效率要優於

b+tree。

自適應雜湊索引的建立使得innodb儲存引擎能自動根據索引頁訪問的頻率和模式自動地為某些熱點頁

建立雜湊索引來加速訪問。另外innodb自適應雜湊索引的功能,使用者只能選擇開啟或關閉功能,無法

進行人工干涉。

三、b+tree結構

mysql資料庫索引採用的是b+tree結構,在b-tree結構上做了優化改造。

1、b-tree結構

1)索引值和data資料分布在整棵樹結構中

2)每個節點可以存放多個索引值及對應的data資料

3)樹節點中的多個索引值從左到右公升序排列

b樹的搜尋:從根節點開始,對節點內的索引值序列採用二分法查詢,如果命中就結束查詢。沒有

命中會進入子節點重複查詢過程,直到所對應的的節點指標為空,或已經是葉子節點了才結束。

2、b+tree結構

1)非葉子節點不儲存data資料,只儲存索引值,這樣便於儲存更多的索引值

2)葉子節點包含了所有的索引值和data資料

3)葉子節點用指標連線,提高區間的訪問效能

相比b樹,b+樹進行範圍查詢時,只需要查詢定位兩個節點的索引值,然後利用葉子節點的指標進

行遍歷即可。而b樹需要遍歷範圍內所有的節點和資料,顯然b+tree效率高。

具體可參考演算法之樹結構查詢技術 - 池塘裡洗澡的鴨子 - (cnblogs.com)。

四、聚族索引和輔助索引

聚簇索引和非聚簇索引:b+tree的葉子節點存放主鍵索引值和行記錄就屬於聚簇索引;如果索引值和行記錄分開存放就屬於非聚簇索引。

主鍵索引和輔助索引:b+tree的葉子節點存放的是主鍵字段值就屬於主鍵索引;如果存放的是非主鍵值就屬於輔助索引(二級索引)。

在innodb引擎中,主鍵索引採用的就是聚簇索引結構儲存。

1、聚簇索引(聚集索引)

聚簇索引是一種資料儲存方式,innodb的聚簇索引就是按照主鍵順序構建 b+tree結構。b+tree

的葉子節點就是行記錄,行記錄和主鍵值緊湊地儲存在一起。 這也意味著 innodb 的主鍵索引就

是資料表本身,它按主鍵順序存放了整張表的資料,占用的空間就是整個表資料量的大小。通常說

的主鍵索引就是聚集索引。

innodb的表要求必須要有聚簇索引:

如果表定義了主鍵,則主鍵索引就是聚簇索引;

如果表沒有定義主鍵,則第乙個非空unique列作為聚簇索引,

否則innodb會從建乙個隱藏的row-id作為聚簇索引

2、輔助索引

innodb輔助索引,也叫作二級索引,是根據索引列構建 b+tree結構。但在 b+tree 的葉子節點中

只存了索引列和主鍵的資訊。二級索引占用的空間會比聚簇索引小很多, 通常建立輔助索引就是

為了提公升查詢效率。乙個表innodb只能建立乙個聚簇索引,但可以建立多個輔助索引。

3、非聚簇索引

與innodb表儲存不同,myisam資料表的索引檔案和資料檔案是分開的,被稱為非聚簇索引結構。

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