mysql索引数据结构详解---mysql详解

Posted 2022-12-19 如月之恒-

文章目录

• 磁盘存取原理
• 数据结构
• • 二叉树：
  • 红黑树：
  • B-TREE：
  • B+TREE
  • B-TREE数据存储方式：
  • mysql的B+TREE数据存储方式
  • mysql存储引擎
  • • MyISAM
    • InnoDB
• 联合索引的底层数据结构
• • • 字符串类型
    • 多种数据类型组成的联合索引
  • 联合索引使用情况
• 注

磁盘存取原理

mysql的数据最终是在磁盘的，读取数据也是从磁盘读取。
那么就有必要知道磁盘的工作原理。
如图所示磁盘的结构图。
磁盘是逆时针旋转的，而磁头只能左右移动。磁头通过左右移动来划定磁道，从磁道中获取数据，数据存储在各个磁道的扇区中。

如果一个数据表中的数据，存储在不同的磁道中，那么就需要多次寻道，耗时就会长。

数据结构

非常直观，很好用。
数据结构动态演示网站
mysql为什么采取BTREE、HASH的数据结构？而没有采取二叉树、红黑树的数据结构。可以去这样网站试一下上述数据结构就清楚了。
因为二叉树、红黑树当数据量大时，都会导致数据深度太大。
Hash我们也很少用，因为hash对范围查询不友好。
BTREE的优点是的mysql的索引基本都是用BTREE。不过mysql的底层用的是B+TREE，比BTREE更高效。

BTREE的度（Degree）-节点的数据存储个数。存储个数不能无限大，因为磁盘每次读取数据是有限的，比如磁盘每次读取20kb的数据，而节点存储了10M的数据，那么就需要读取10M/20kb次。一样会导致效率极低。
磁盘一页是4kb大小，而i你如果能保证每个B+TREE的节点是4kb大小。这样就提高了效率。

二叉树：

红黑树：

B-TREE：

我们提到的查询磁盘存取原理，我们找磁盘其实是找节点，节点数据会读取到内存，内存再读取，内存的速度可以忽略不计。所以BTREE我们查询0004的话，就是把包含0002、0004的节点读取到内存。

B+TREE

B-TREE数据存储方式：

mysql的B+TREE数据存储方式

B+TREE的指针更方便mysql进行范围查询。
B+Tree索引的性能分析：

• 一 般 使 用 磁 盘 I/ O次 数 评 价 索 引 结 构 的 优 劣
• 预 读 ： 磁 盘 一 般 会 顺 序 向 后 读 取 一 定 长度的数据（页的整数倍)放入内存
• 局 部 性 原 理 ： 当 一 个 数 据 坫 用 到 时 ， 其 附 近 的 数 据 也 通 常 会 马 上 被 使 用
• B+ Tree节 点 的 大小 设 为 等 于 一 个 页 ， 每 次 新 建 节 点 直 接 中 访 一 个 页 的 空 间 ， 这 样 就 保 证 一 个 节 点 物理上也 存 储 在 一 个 页 里 ， 就 实 现了一 个 节 点 的 载入只需一 次 I/O
• B+ Tree的 度 d—般会超过100，因此h非常小（一般为3到5之间)

mysql存储引擎

MyISAM和InnoDB。这两个存储引擎都是表级别的。

MyISAM

MyISAM存储引擎存储方式：

实际上MyISAM的B+TREE不存储data，而是存储data的指针。
MyISAM的主键索引和非主键索引一样。。
题外：如果用UUID作为表的主键，方便数据库做迁移。

InnoDB

实际上InnoDB的B+TREE存储了data
InnoDB的主键索引和非主键索引不一样。

联合索引的底层数据结构

字符串类型

如title、name两个字段均为字符串类型组成联合索引，那么联合索引的就是title+name这样加起来作为一个字符串索引。

多种数据类型组成的联合索引

如图所示：第一个为int类型，第二个为varchar，第三个为date。

那么联合索引会先用第一索引去比较，第一索引相同再用第二索引比较，第二索引相同再用第三索引去比较。

联合索引使用情况

注意： mysql的单个索引是联合索引的特殊情况

create table test(
a int ,
b int,
c int,
d int,
key index_abc(a,b,c)
)engine=InnoDB default charset=utf8;

查询语句

EXPLAIN
SELECT *
FROM `test` WHERE a='a';--  true
EXPLAIN
SELECT *
FROM `test` WHERE b='b'; -- false
EXPLAIN
SELECT *
FROM `test` WHERE c='c'; -- false
EXPLAIN
  SELECT *
  FROM `test` WHERE a='a' AND b='b'; --  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE b='b'  AND a='a';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE a='a'  AND c='c';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE c='c'  AND a='a';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE c='c'  AND b='b';--  false
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE b='b'  AND c='c';--  false
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE a='a'  AND b='b' AND c='c';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE a='a'  AND c='c' AND b='b';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE b='b'  AND c='c' AND a='a';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE b='b'  AND a='a' AND c='c';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE c='c'  AND b='b' AND a='a';--  true
EXPLAIN
    SELECT *
    FROM `test` WHERE c='c'  AND a='a' AND b='b';--  true
EXPLAIN
	select * from test where b<10 and c <10;-- false
EXPLAIN 
	select * from test where a<10 and c <10;-- ture

mysql查询优化器会判断纠正这条sql语句该以什么样的顺序执行效率最高，最后才生成真正的执行计划。所以，当然是我们能尽量的利用到索引时的查询顺序效率最高，所以mysql查询优化器会最终以这种顺序进行查询执行。
所以当a字段不在最左时，mysql会自动调整到最左的位置然后再执行。
而根据联合索引数据结构图也可以看出，必须有a字段，联合索引才会生效。

另外的例子：

注

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