MySQL -- 存储引擎和索引数据结构介绍 | InnoDB索引原理 | 联合索引数据结构 | 聚簇索引

Posted 2021-05-17 做猪呢，最重要的是开森啦

• • • • 1. 存储引擎：
      • 2. 索引文件：
      • •  2.1. MyISAM的索引文件：
        •  2.2. InnoDB的索引文件：
      • 3. 索引类型：
      • •  3.1. 主键索引(Primary Key)：
        •  3.2. 二级索引(辅助索引)：
      • 4. 索引数据结构：
      • •  4.1. MyISAM索引实现：
        •  4.2. InnoDB 索引实现：
        • •   4.2.1. InnoDB 主键索引实现：
          •   4.2.2. InnoDB 辅助索引实现：
          •   4.2.3. InnoDB 联合索引实现：
      • 5. 聚簇索引和非聚簇索引：
      • •  5.1. 非聚簇索引：
        •  5.2. 非聚簇索引：
      • 6. 关于InnoDB索引小结：

1. 存储引擎：

 存储引擎是不同数据文件在磁盘上的不同组织形式

• mysql 5.5 之前，MyISAM 引擎是 MySQL 的默认存储引擎
• MySQL 5.5 之后，MySQL 引入了 InnoDB（事务性数据库引擎），MySQL 5.5 版本后默认的存储引擎为 InnoDB

【区别】：

• MyISAM 只有表级锁(table-level locking)；而 InnoDB 支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁。
• MyISAM 不提供事务支持；而InnoDB 提供事务支持，具有提交(commit)和回滚(rollback)事务的能力。
• MyISAM 不支持外键；而 InnoDB 支持。
• MyISAM 不支持数据库异常崩溃后的安全恢复；而 InnoDB 支持，数据库重新启动的时候会保证数据库恢复到崩溃前的状态
• MyISAM 不支持MVCC；而 InnoDB 支持。

2. 索引文件：

 在安装目录的data文件夹可以看到每个库的表文件

 MySQL不同版本文件有些区别，MySQL8之后，没有.frm

 2.1. MyISAM的索引文件：

MyISAM存储引擎表相关文件有三个：

• .frm是存储表结构的
• .MYD是存储表数据的（D代表Date）
• .MYI是存储索引的（I代表Index）

 2.2. InnoDB的索引文件：

• .frm是存储表结构的
• .ibd存储数据和索引

3. 索引类型：

 3.1. 主键索引(Primary Key)：

• 数据表的主键列使用的就是主键索引。
• 在 MySQL 的 InnoDB 的表中，当没有显示的指定表的主键时，InnoDB 会自动先检查表中是否有唯一索引的字段，如果有，则选择该字段为默认的主键，否则 InnoDB 将会自动创建一个 6Byte 的自增主键。
• InnoDB中，主键索引的叶子节点存储的是完整数据
• MyISAM中，主键索引的叶子节点存储的是数据地址

 3.2. 二级索引(辅助索引)：

• 唯一索引，普通索引，前缀索引等索引属于二级索引。
• InnoDB中，辅助索引的叶子节点存储的是主键
• MyISAM中，辅助索引的叶子节点存储的是数据地址

4. 索引数据结构：

 MySQL中，无论是MyISAM还是InnoDB，其索引数据结构都是B+树（不懂B+树的可以参考这篇文章）

 4.1. MyISAM索引实现：

 MyISAM引擎使用B+Tree作为索引结构，叶节点的data域存放的是数据记录的地址。下图是MyISAM主键索引的原理图：

• 假设要查找Col1为20的数据，由主键索引找到20的叶子节点，该节点的date存储数据的地址（对应.MYD的数据）
• 根据该地址就能去.MYD文件查询到全部数据

下图是MyISAM辅助索引的原理图，在查找数据上和主键索引是一样的

 4.2. InnoDB 索引实现：

  4.2.1. InnoDB 主键索引实现：

 下图是InnoDB 主键索引的原理图，叶子节点的key是主键，date存储了完整的表字段数据

 比如查找主键20的数据，根据主键能找到叶子节点，该叶子节点存储了完整数据，所以就能查到所有字段数据

  4.2.2. InnoDB 辅助索引实现：

 下图是InnoDB 辅助索引的原理图，叶子节点的key是索引键，date存储的是主键。

• 比如查找Eric的数据，根据辅助索引找到Eric的叶子节点
• 该节点存储了主键，想要获得其他字段数据，就要去主键再检索一边才能获取所有字段数据（也就是回表查询了）

  4.2.3. InnoDB 联合索引实现：

 联合索引和辅助索引一样，叶子节点存储的是主键，但其非叶子节点的Key由所有索引列构成。

• 比如有一个联合索引（b,c,d）,现在要select * from table where b =3 and c=4 and d=5
• 会先根据b=3（如果有b相同再根据c、d）,从第一层非叶子节点查找，获得第二层非叶子节点地址，每从磁盘加载节点数据，就进行一次IO
• 在第二层非叶子节点，依次匹配c=4，d=5，查找到符合的叶子节点地址，又进行了一次IO
• 从叶子节点中获取存储的主键，根据主键去主键索引在检索一遍，获取select * 所有字段数据

5. 聚簇索引和非聚簇索引：

 InnoDB存储引擎既有聚簇索引，也有非聚簇索引（需要回表的时候）
·
 MyISAM存储引擎只有非聚簇索引，没有聚簇索引

 5.1. 非聚簇索引：

 数据跟索引存储在一起（InnoDB存储引擎的.ibd文件），像InnoDB的主键索引就是聚簇索引

 5.2. 非聚簇索引：

 数据跟索引不存储在一起（MyISAM存储引擎的.MYD和.MYI文件）

6. 关于InnoDB索引小结：

• 非叶子节点会存储下一节点磁盘(指针)地址
• 通过二分查找从非叶子节点查找到叶子节点，看索引类型，决定是否需要回表
• 主键索引的叶子节点存储完整字段数据；辅助索引叶子节点存储主键，需要在去主键检索一遍才能获取所有字段数据（回表查询）

【参考】：
 MySQL索引及其数据结构
 联合索引在B+Tree上的存储结构及数据查找方式