InnoDB索引

数据库索引,终于懂了》介绍了为什么B+树适合做数据库索引,数据库的索引分为主键索引(Primary Inkex)与普通索引(Secondary Index)。InnoDB和MyISAM是怎么利用B+树来实现这两类索引,其又有什么差异呢?问题1:MyISAM的索引结构是怎样的?MyISAM的索引与行记录是分开存储的,叫做非聚集索引(UnClustered Index)。其主键索引与普通索引没有本质差异:(1)有连续聚集的区域单独存储行记录;(2)主键索引的叶子节点,存储主键,与对应行记录的指针;(3)普通索引的叶子结点,存储索引列,与对应行记录的指针;画外音:MyISAM的表可以没有主键。主键索引与普通索引是两棵独立的索引B+树,通过索引列查找时,先定位到B+树的叶子节点,再通过指针定位到行记录。举个例子,MyISAM:t(id PK, name KEY, sex, flag);表中有四条记录:

1, shenjian, m, A

3, zhangsan, m, A

5, lisi, m, A

9, wangwu, f, B

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其B+树索引构造如上图:(1)行记录单独存储;(2)id为PK,有一棵id的索引树,叶子指向行记录;(3)name为KEY,有一棵name的索引树,叶子也指向行记录;****问题2:InnoDB的索引结构是怎样的?****InnoDB的主键索引与行记录是存储在一起的,故叫做聚集索引(Clustered Index):(1)没有单独区域存储行记录;(2)主键索引的叶子节点,存储主键,与对应行记录(而不是指针);画外音:因此,InnoDB的PK查询是非常快的。因为这个特性,InnoDB的表必须要有聚集索引:(1)如果表定义了PK,则PK就是聚集索引;(2)如果表没有定义PK,则第一个非空unique列是聚集索引;(3)否则,InnoDB会创建一个隐藏的row-id作为聚集索引; 聚集索引,也只能够有一个,因为行数据在物理磁盘上只能有一份聚集存储。

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InnoDB的普通索引可以有多个,它与聚集索引是不同的:(1)普通索引的叶子节点,存储主键(也不是指针);问题3:InnoDB为何建议使用趋势递增主键? InnoDB由于数据行与索引一体,如果使用趋势递增主键,插入记录时,不会索引分裂,不会大量行记录移动。问题4:InnoDB为何不宜使用较长的列做主键?假设有一个用户中心场景,包含身份证号,身份证MD5,姓名,出生年月等业务属性,这些属性上均有查询需求,并且有事务需求,必须使用InnoDB存储引擎。

此时,如何来设计数据表呢?最容易想到的设计方式是:

(1)身份证作为主键;

(2)其他属性上建立索引;

user(id_code PK,

id_md5(index),
name(index),
birthday(index));

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此时的索引树与行记录结构如上:

(1)id_code聚集索引,关联行记录;

(2)其他索引,存储id_code属性值;

身份证号id_code是一个比较长的字符串,每个索引都存储这个值,在数据量大,内存珍贵的情况下,MySQL有限的缓冲区,存储的索引与数据会减少,磁盘IO的概率会增加。
画外音:同时,索引占用的磁盘空间也会增加。此时,应该新增一个无业务含义的id自增列:

(1)以id自增列为聚集索引,关联行记录;

(2)其他索引,存储id值;

user(id PK auto inc,
id_code(index),
id_md5(index),
name(index),
birthday(index));

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如此一来,有限的缓冲区,能够缓冲更多的索引与行数据,磁盘IO的频率会降低,整体性能会增加。InnoDB为何不宜使用较长的列作为主键,这下懂了吧?问题5:InnoDB的普通索引存储主键键值,可能存在什么问题?使用普通索引查询时,可能出现回表查询。什么是回表查询?还是上面的例子:

t(id PK, name KEY, sex, flag);

画外音:id是聚集索引,name是普通索引。

表中有四条记录:

1, shenjian, m, A

3, zhangsan, m, A

5, lisi, m, A

9, wangwu, f, B

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两个B+树索引分别如上图:

(1)id为PK,聚集索引,叶子节点存储行记录;

(2)name为KEY,普通索引,叶子节点存储PK值,即id;

既然从普通索引无法直接定位行记录,那普通索引的查询过程是怎么样的呢?

通常情况下,需要扫码两遍索引树。

例如:

select id,name,sex from t where name='lisi';

是如何执行的呢?

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粉红色路径,需要扫码两遍索引树:

(1)先通过普通索引定位到主键值id=5;

(2)在通过聚集索引定位到行记录;

这就是所谓的回表查询,先定位主键值,再定位行记录,它的性能较扫一遍索引树更低。

问题6:如何优化回表查询?

常见的解决方案是覆盖索引。

什么是索引覆盖****(Covering index)****?

额,楼主并没有在MySQL的官网找到这个概念。

画外音:治学严谨吧?

借用一下SQL-Server官网的说法。

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MySQL官网,类似的说法出现在explain查询计划优化章节,即explain的输出结果Extra字段为Using index时,能够触发索引覆盖。

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不管是SQL-Server官网,还是MySQL官网,都表达了:只需要在一棵索引树上就能获取SQL所需的所有列数据,无需回表,速度更快。

如何实现索引覆盖?

常见的方法是:将被查询的字段,建立到联合索引里去。

对于查询需求

select id,name,sex from t where name='lisi';
将单列索引(name)升级为联合索引(name, sex),即可避免回表。 画外音:属性sex不用到聚集索引查询了。总结MyISAM和InnoDB都使用B+树来实现索引:(1)MyISAM的索引与数据分开存储;(2)MyISAM的索引叶子节点存储指针,主键索引与普通索引无太大区别;(3)InnoDB的聚集索引和行数据统一存储;(4)InnoDB的聚集索引存储数据行本身,普通索引存储主键;(5)InnoDB不宜使用较长的列作为PK;(6)InnoDB普通索引可能存在回表查询,常见的解决方案是覆盖索引

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