mysql 之引擎与索引的关系

两种常用引擎

MyISAMInnoDB是两种最常见的Mysql引擎。

而他们之所以不同的大部分原因还是在索引和锁机制,因为他们的这两点不同,会导致很多性能上的不同,甚至表结构都会根据这两种引擎的特性来做相应的改变。

题外话

在谈及索引之前,有点题外话,也是必要的,为了下面的内容做铺垫。

那就是Mysql的三层结构。

第一层为客户端,当你安装的时候,默认会带一个Mysql控制台版的客户端。

第二层为DBMS(Database Management System),数据库管理系统,实际上我们是与这个中间层做交互,而不是数据本身(说到这里你能想到set names utf8是对哪些进行操作了吗?),这玩意就像是车的发动机,是数据库的核心。

第三层为数据本身,根据数据库表的引擎不同,分别以各种形式存储在磁盘上,等待DBMS的调度。

MyISAM

在很久以前,创建表时,如果不指明engine,表的默认引擎就是MyISAM。现在的是InnoDB了。

数据存储形式

如何查看数据存在哪?打开客户端,键入以下命令:

show variables where Variable_name ='datadir';

我的是/usr/local/var/mysql,打开后会发现很熟悉,那都是你的库名字。

选择一个拥有MyISAM引擎表的库(文件夹),打开会发现有很多文件,找到那张MyISAM引擎的表名,你能找到三个不同后缀的文件。

分别是.frm,.MYD,.MYI。就是这三个文件组成了你的那张表,这三个不同的文件有着不同的作用,但都是描述同一张表的(可以看成是一本书)。

.frm,里面记录着表的信息,包含创建时间,表名等(书的封面,前言,介绍)。

.MYD,为这张表的所有数据内容如(书的内容)。

.MYI,这里记录着这张表的所有索引(书的目录)。

从数据存储结构上来看,MyISAM引擎的索引,是属于聚簇索引。聚簇索引也决定在大多数情况下,通过索引查找数据,是需要回行的(后面说)。

索引结构与一般查找流程

它的索引是一种查找树 B+Tree (更好区间查询能力,因为在子节点中还增加了相邻节点的顺序访问指针),当需要使用到索引时(假设为主键),程序便会找到这个表的索引文件。

在这种树下查找数据非常快速,如果使用 int 类型作为主键,那么通过树查找(类似于二分查找),最多只需要找 32 次。

当从索引中找到主键对应的节点后,该节点下的 data 域存储着数据地址(行指针),找到数据地址后,直接去MYD文件拿到数据,这个过程叫回行

InnoDB

该引擎下的索引称之为聚簇索引。如果没有表没有设置索引,那么系统会默认将主键建立索引,如果没有主键,会选择一个唯一索引作为建立索引树,如果还是没有的话,系统会自动生成 rowid 作为主键。

该引擎在5.5后,支持全文索引。

数据存储形式

在以前,默认情况下,所有数据都会存放在共享表空间文件(每个表的.frm还是独立文件的),现在默认的都是独享空间文件,文件后缀为.ibd。

相较于 MyISAM 引擎而言,少了一个 .MYI 文件,上文得知,这个是存储索引结构数据的文件,那innodb 的索引存储在哪里了呢?这就是为什么 innodb 的索引为什么叫聚簇索引了。

索引结构与一般查找流程

他的索引结构也是一颗 B+Tree 树,只不过子节点不是存储着数据指针,而是数据本身。可以这么理解,索引和数据都在 .ibd 文件内。索引 id 对应的 data 域存储着数据本身。

打个简单的比方,有个瞎子找到了,一颗叫 MyISAM 的苹果树,要找 27 号苹果,当他找到 27 号树叶的时候,树叶告诉他,恭喜你找到了,但是你得去旁边地上的 27 号箱子里拿到 27 号苹果。

又有个瞎子找到了一个叫 InnoDB 的树,也要找 27 号苹果,当找到 27 号叶子后,叶子告诉他,苹果就在我身后。

这里可以知道,innodb 不需要做回行操作。但是它没有缺点了吗?

如果主键没有规律呢?不是自增的呢?这样就会导致页分裂,可以想象,本来如果是自增的数据,插入会很快,挨着插入就行了,如果主键(肯定会有一个主键)不规律的话,那就会导致页分裂,页分裂将会严重影响到插入速度。

而当乱序插入后,直接 select * from xxxx ;查出来的数据可以看到是有序的(在有主键 id 的情况下),这是为什么呢?

因为它是聚簇索引,数据和索引都在同一个文件,即使是乱序插入,对于索引树来说也是有序的,查询出来也是按照索引挨个取的,并花不了多少时间。

那为什么乱序插入 MyISAM 表后查出来也是乱序的呢?如果是 select * from xxxx ;的话,程序自然不会再去索引树上找了,直接去MYD文件上全部取出来就行了。

这里我们能从侧面看出聚簇索引和非聚簇索引的一个很重要的区别。

innodb的次级索引

通过上面的介绍,可以了解到,所有数据都跟索引树在一起。那么如果一个表,有两个索引呢?这个 innodb 是怎么处理的?

如果说重建一棵完整的树,那么势必会导致数据冗余,因为所有数据都挂载在树上,因此,次级索引的 data 域是不会保留主树上的内容的,而是保留的指向主树节点的指针。

因此,可以这么理解,主树是一颗大树,很沉重。次级索引是小树,作为辅助。因此,当数据量一大,我们需要考虑建立次级索引,从次级索引搜索甚至可以比主键索引更快。

Hash索引

通过 Hash 算法,将数据散列到某个位置,什么都不用记,有请求过来,根据规则再次对数据进行Hash 处理,再次散到内存中即找到数据。

该索引速度是最快的,第一,没有磁盘 io ,第二直接在内存中计算位置。

缺点也是很明显的,该索引只存在内存当中,也就是说,关机后,就没了,需要重建索引。

第二个缺点,无法进行范围查询,因为 Hash 散列的数据是没有规律可言的,每个散列点都是独立的。
第三个缺点,无法利用前缀索引。
这个了解一下就好了。

最后

之所以先写这篇,主要是为了后面的索引的使用做铺垫,所有的mysql文章都是按顺序来写的。

原文链接: mysql之引擎与索引的关系

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