Mysql聚簇索引和非聚簇索引

Posted 2021-03-18 learn-ontheway

mysql聚簇索引和非聚簇索引

最近看了《高性能Mysql》那本书，总结下聚簇索引。

聚簇索引并不是一种单独的索引类型，而是一种数据存储方式，具体的细节依赖于实现方式，InnoDB的聚簇索引实际上在同一个结构中保存了B+Tree索引和数据行。

当表中有聚簇索引时，它的数据实际上存储在索引的叶子页中（叶子页中包含了行的全部数据）。而没有聚簇索引时B+Tree叶子页存放的是指向数据的指针。（页是mysql存储引擎最小的存储单元，InnoDB每个页默认大小为16k）可以理解为 有聚簇索引时，数据和对应的叶子页在同一页中，没有聚簇索引时，叶子页和对应的数据不在同一页中。

 

InnoDB存储引擎通过主键聚集数据(聚簇索引)，如果没有定义主键，InnoDB会选择一个唯一的非空索引代替。如果没有唯一索引，InnoDB会隐式定义一个主键来作为聚簇索引。InnoDB 只聚集在同一个页面中的记录。包含相邻健值的页面可能相距甚远。

MyISAM中主键索引和其他索引 都指向物理行 (非聚簇索引)

下图展示了聚簇索引是如何存放的（图片来自《高性能MySQL(第三版)》）：

 

 

聚簇索引和非举措索引的区别：

聚簇索引，索引的顺序就是数据存放的顺序（物理顺序），只要索引是相邻的，那么对应的数据一定也是相邻地存放在磁盘上的。一张数据表只能有一个聚簇索引。（一个数据页中数据物理存储是有序的）

非聚簇索引通过叶子节点指针找到数据页中的数据，所以非聚簇索引是逻辑顺序。

聚集索引的优点：

1.数据存放的顺序和索引顺序一致,可以把相关数据保存在一起。例如实现电子邮箱时，可以根据用户 ID 来聚集数据，这样只需要从磁盘读取少数的数据页就能获取某个用户的全部邮件。如果没有使用聚簇索引，则每封邮件都可能导致一次磁盘 I/O。

2.数据访问更快，聚簇索引将索引和数据保存在同一个B-Tree中，因此从举措索引中获取数据通常比非聚簇索引查找更快。

3.使用覆盖索引扫描的查询可以直接使用页节点中的主键值（二级索引(非聚簇索引) 的叶子节点保存的不是指向行的物理位置的指针，而是行的主键值）。

（PS:覆盖索引：Mysql 可以使用索引来直接获取列的数据，这样就不需要查到索引后，然后通过叶子节点的指针回表读取数据行，如果索引的叶子节点中已经包含了或者说覆盖 所有需要查询的字段的值，那么就没有必要再回表查询了，这种称之为“覆盖索引”）

聚簇索引的缺点：

    1.聚簇数据提高了IO性能，如果数据全部放在内存中，则访问的顺序就没那么重要了

   2. 插入速度严重依赖插入顺序。按主键的顺序插入是速度最快的。但如果不是按照主键顺序加载数据，则需在加载完成后最好使用optimize table重新组织一下表

    3.更新聚簇索引列的代价很高。因为会强制innod将每个被更新的行移动到新的位置

    4.基于聚簇索引的表在插入新行，或主键被更新导致需要移动行的时候，可能面临页分裂的问题。页分裂会导致表占用更多的磁盘空间。

    5.聚簇索引可能导致全表扫描变慢，尤其是行比较稀疏，或由于页分裂导致数据存储不连续的时

    6.非聚集索引比想象的更大，因为二级索引的叶子节点包含了引用行的主键列

    7.非聚集索引访问需要两次索引查找(非聚集索引中叶子节点保存的行指针指向的是行的主键值)，对于innodb自适应哈希索引可以减少这样的重复工作

聚簇索引尽量选择有序的列（如AUTO_INCREMENT自增列）,这样可以保证数据行是顺序写入，对于根据主键做关联操作的性能也会更好。

最好避免随机的（不连续且值的分布范围非常大）聚簇索引，特别是对于I/O密集型的应用。

从性能角度考虑，使用UUID来做聚簇索引会很糟糕，它使得聚簇索引的插入变得完全随机，这是最坏的情况，是的数据没有任何聚集的特性。

总结下使用类似UUID这种随机的聚簇索引的缺点：

1.UUID字段长，索引占用的空间更大。

2.写入是乱序的，InnoDB不得不频繁的做页分裂操作，以便新的行分配空间，页分裂会导致移动大量数据，一次插入最少需要修改三个页而不是一个页。

3.写入的目标页可能已经刷到磁盘上并从缓存中移除，或者还没有被加载到缓存中，InnoDB在插入之前不得不先找到并从磁盘读取目标页到内存中，这将导致大量的随机IO。

4.频繁的页分裂，页会变的稀疏并被不规则的填充，会产生空间碎片。