深入理解Mysql底层数据结构

news2024/9/25 7:16:26

一. 索引的本质

索引是帮助MySQL高效获取数据的排好序的数据结构。

二. 索引的数据结构

二叉树
红黑树
Hash表
BTree
B+Tree

mysql的索引采用的是B+树的结构

mysql为什么不用二叉树，因为对于单边增长的数据列，二叉树和全表扫描差不多，效率没有什么提升。
mysql为什么不用红黑树，因为使用红黑树，树的高度会比较高，如果要查找的元素在叶子节点比如在20层，就会查询20层，所以对于数据量大的不可控，树的高度越小，效率越高;
mysql为什么不用hash表，因为hash表不支持范围查询

2.1 B-Tree

叶节点具有相同的深度，叶节点的指针为空
所有索引元素不重复
节点中的数据索引从左到右递增排列

2.2 B+Tree

非叶子节点不存储data，只存储索引(冗余)，可以放更多的索引
叶子节点包含所有索引字段
叶子节点用指针连接，提高区间访问的性能

在这里插入图片描述

使用B+树结构：一页数据大概16k，第一层大概16k/(8+6)=1170，第二层1170，第三层16k/1k=16，三层1170117016～2千多万；
使用B树结构：一页数据大概16k，第一层大概16k/1k=16，第二层也是16…相同数据量如果使用B-tree则层数会很多，层数越少，遍历越少,I/O操作越少，效率越高，所以使用B+树效率更高

2.3 Hash结构

对索引的key进行一次hash计算就可以定位出数据存储的位置
很多时候Hash索引要比B+ 树索引更高效
仅能满足 “=”，“IN”，不支持范围查询
hash冲突问题

三.存储引擎

3.1 MylSAM存储引擎索引实现

MyISAM索引文件和数据文件是分离的(非聚集), 数据在MYD文件，索引在MYI文件

在这里插入图片描述

3.2 InnoDB存储引擎索引实现

InnoDB索引实现(聚集) 索引和数据在一起存储在IBD文件
表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构文件
聚集索引-叶节点包含了完整的数据记录

二级索引里数据存放的是主键索引中的聚集索引（有主键就是主键id,没主键就是rowId）

四.联合索引

在这里插入图片描述
联合索引是按照索引字段排序的，先根据第一个元素查找，再根据第二个元素查找… 最左匹配原则，只有从左到右索引都匹配时才会执行右边的索引。
加入index(a,b,c)

where语句	索引是否被使用
where a=3	Y，使用到a
where a=3 and b=5	Y，使用到a,b
where a=3 and b=5 and c=4	Y，使用到a,b,c
where b=3 或者 b=3 and c=4 或者c=4	N
where a=3 and c=4 或者c=4	Y，使用到a，不可以使用c
where a=3 and b>4 and c=5	Y，使用到a和b，不可以使用c，因为b断了，c不可使用在范围后
where a=3 and b like ‘kk%’ and c=4	Y，使用到a，b，c
where a=3 and b like ‘%kk’ and c=4	Y，使用到a
where a=3 and b like ‘%kk%’ and c=4	Y，使用到a
where a=3 and b like ‘k%kk%’ and c=4	Y，使用到a,b,c

五.相关问题

5.1 为什么建议InnoDB表必须建主键?
如果不建主键，innodb就没有聚簇索引去组织数据，数据怎么存放没办法管理，如果没有建主键，mysql会主动去查找一个所有值都是唯一的列字段作为唯一索引。如果遍历完没有找到可以适合做主键的列，mysql就会创建隐藏的列rowId，作为唯一索引来维护整个表。如果你自己创建了主键索引，mysql就不用去查找唯一列，mysql资源比较紧张。
5.2 推荐使用整型的自增主键？