对B+树与索引在MySQL中的认识

本质:数据库维护某种数据结构以某种方式引用(指向)数据

索引取舍原则:索引的结构组织要尽量减少查找过程中磁盘I/O的存取次数

B树 满足的条件

d为大于1的一个正整数,称为B-Tree的度

h为一个正整数,称为B-Tree的高度

每个非叶子节点由n-1个key和n个指针组成,其中d<=n<=2d

每个叶子节点最少包含一个key和两个指针,最多包含2d-1个key和2d个指针,叶节点的指针均为null

所有叶节点具有相同的深度,等于树高h

key和指针互相间隔,节点两端是指针

一个节点中的key从左到右非递减排列

所有节点组成树结构

每个指针要么为null,要么指向另外一个节点

一个度为d的B-Tree,设其索引N个key,则其树高h的上限为logd((N+1)/2),检索一个key查找节点的个数的渐进复杂度为logd(N)

更新后的操作

插入删除新的数据记录会破坏B-Tree的性质,因此在插入删除时,需要对树进行一个分裂、合并、转移等操作以保持B-Tree性质

B+树

对B+树与索引在MySQL中的认识

每个节点的指针上限为2d而不是2d+1

内节点不存储data,只存储key

叶子节点不存储指针

在经典B+树的基础上,增加了顺序访问指针-->提高区间访问的性能

为什么使用B/B+树? 主存读取

当系统需要读取主存时,则将地址信号放到地址总线上传给主存

主存读到地址信号后,解析信号并定位到指定存储单元,然后将此存储单元数据放到数据总线上,供其它部件读取

主存存取的时间仅与存取次数呈线性关系,因为不存在机械操作,两次存取的数据的“距离”不会对时间有任何影响

磁盘存取原理

磁盘转动,每个磁头不动,负责读取内容

不过已经有了多磁头独立技术

局部性原理

磁盘预读:长度一般以页的整数倍为单位

MyISAM索引实现

对B+树与索引在MySQL中的认识

使用B+树作为索引结构,data存放数据记录的地址

索引文件与数据文件分离

主索引和辅助索引(Secondary key)在结构上没有任何区别,只是主索引要求key是唯一的,而辅助索引的key可以重复

非聚集:MyISAM中索引检索的算法为首先按照B+Tree搜索算法搜索索引,如果指定的Key存在,则取出其data域的值,然后以data域的值为地址,读取相应数据记录

.MYI文件的组成

整个索引文件的基本信息state

各索引的限制信息base

各索引的定义信息keydef

各索引记录的概要信息recinfo

读取索引的流程

query请求,直接读取key cache中的cache block,有就返回

没有就到.MYI文件中以file block方式读取数据

再以相同的格式存取key cache

再将key cache中的数据返回

InnoDB索引实现

也是使用B+树

对B+树与索引在MySQL中的认识

第一个与MyISAM的不同点

第一个重大区别是InnoDB的数据文件本身就是索引文件,表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构

InnoDB的数据文件本身要按主键聚集

所以InnoDB要求表必须有主键(MyISAM可以没有)

没有显式指定,自动选择唯一标识列

不存在的话,生成6个字节长整型的隐含字段

第二个与MyISAM的不同点

InnoDB的辅助索引data域存储相应记录主键的值而不是地址

换句话说,InnoDB的所有辅助索引都引用主键作为data域

辅助索引搜索需要检索两遍索引:首先检索辅助索引获得主键,然后用主键到主索引中检索获得记录

得出的优化点

不建议使用过长的字段作为主键,因为所有辅助索引都引用主索引,过长的主索引会令辅助索引变得过大

用非单调的字段作为主键在InnoDB中也不好,因为InnoDB数据文件本身是一颗B+Tree,非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持B+Tree的特性而频繁的分裂调整,十分低效,而使用自增字段作为主键就很不错了

聚簇索引键被更新造成的成本除了索引数据可能会移动,相关的所有记录数据也要移动

索引使用策略及优化 全列匹配 最左前缀匹配

当查询条件精确匹配索引的左边连续一个或几个列时,索引可以被用到

查询条件用到了索引中列的精确匹配,但是中间某个条件未提供

只能用到索引中,从中间断开前的列

应对

可以增加辅助索引

当中间条件选项较少时,用隔离列的方式,使用IN包含

看情况,比较建立

查询条件没有指定索引第一列

不满足使用索引的条件

匹配某列的前缀字符串

可以使用索引

如果通配符%不出现在开头,则可以用到索引,但根据具体情况不同可能只会用其中一个前缀

范围查询

范围列可以用到索引(必须是最左前缀),但是范围列后面的列无法用到索引

同时,索引最多用于一个范围列,因此如果查询条件中有两个范围列则无法全用到索引

仅用explain可能无法区分范围索引和多值匹配

查询条件中含有函数/表达式

一般不使用哦

手工算好再代入

索引选择性与前缀索引 MyISAM与InnoDB基数统计方式

MyisAM索引的基数值(Cardinality,show index 命令可以看见)是精确的,InnoDB则是估计值

MyisAM统计信息是保存磁盘中,在alter表或Analyze table操作更新此信息

而InnoDB则是在表第一次打开的时候估计值保存在缓存区内

不建议建立索引的情况

表记录比较少

索引的选择性低:不重复的索引值(也叫基数,Cardinality)与表记录数(#T)的比值

前缀索引

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