mysql之innodb索引结构

Posted 2021-09-04 鱼翔空

前一篇，mysql之innodb存储结构我们了解了mysql的innodb的存储结构。这次我们再来了解innodb的索引结构；

在上一篇中我们说到record_type 有4种属性，其中1表示目录项记录，这次我们重点讲的就是这个。

存储结构

上一篇讲解的时候只是在强调InnoDB的数据页。在页之上有段，段之上有区，之前在讲undo log的时候也强调过这个概念。

借用一张图

表空间（table space）

表空间（Tablespace）是一个逻辑容器，表空间存储的对象是段，在一个表空间中可以有一个或多个段，但是一个段只能属于一个表空间。数据库由一个或多个表空间组成，表空间从管理上可以划分为系统表空间、用户表空间、撤销表空间、临时表空间等。

在 InnoDB 中存在两种表空间的类型：共享表空间和独立表空间。如果是共享表空间就意味着多张表共用一个表空间。如果是独立表空间，就意味着每张表有一个独立的表空间，也就是数据和索引信息都会保存在自己的表空间中。独立的表空间可以在不同的数据库之间进行迁移。可通过命令

mysql > show variables like 'innodb_file_per_table';

查看当前系统启用的表空间类型。目前最新版本已经默认启用独立表空间。

InnoDB把数据保存在表空间内，表空间可以看作是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层。本质上是一个由一个或多个磁盘文件组成的虚拟文件系统。InnoDB用表空间并不只是存储表和索引，还保存了回滚段、双写缓冲区等。

段（segment）

段（Segment）由一个或多个区组成，区在文件系统是一个连续分配的空间（在 InnoDB中是连续的64 个页），不过在段中不要求区与区之间是相邻的。段是数据库中的分配单位，不同类型的数据库对象以不同的段形式存在。当我们创建数据表、索引的时候，就会相应创建对应的段，比如创建一张表时会创建一个表段，创建一个索引时会创建一个索引段。

区（extent）

在InnoDB存储引擎中，一个区会分配64个连续的页。因为 InnoDB 中的页大小默认是 16KB，所以一个区的大小是 64*16KB=1MB。在任何情况下每个区大小都为1MB，为了保证页的连续性，InnoDB存储引擎每次从磁盘一次申请4-5个区。默认情况下，InnoDB存储引擎的页大小为16KB，即一个区中有64个连续的页。

页（Page）

页是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单位，每个页默认16KB；InnoDB存储引擎从1.2.x版本开始，可以通过参数innodb_page_size将页的大小设置为4K、8K、16K。若设置完成，则所有表中页的大小都为innodb_page_size，不可以再次对其进行修改，除非通过mysqldump导入和导出操作来产生新的库

这块我们分析下为什么连续？

• mysql的操作都是以页为单位；

• 连续的空间可以省掉磁盘磁头寻址的时间；

• 连续的空间也方便零拷贝操作；

• cpu的高速缓存在查找时效率更高（连续的空间能查找的范围更大）

我们再根据连续索引结构来分析下：

• 假设我们主键为bigint，占用8字节的存储空间

• 我们根据存储结构讲的时候的一个公式 132+n(8+27)<16*1024 约460个索引

• 假设我们一个索引对应一个数据页

• 假设我们的索引一共2层，第一层就一个数据页 460*460一共有21万数据页

• 最坏情况下，我们一页存储100条数据，就接近2000万的数据了

• 那我们在检索的过程通过二分查找，一层最多8次，最多也就16次定位到了对应的数据页，再通过有序链表查，最多116次就能定位到数据；

• 我们在看下索引的大小 16k（460+1）= 7mb多点

• 如果这些都在内存中，查询效率可想而知

在之前分享过一篇 记一次生产慢sql查询的解决我们把对应的图拿过来。

• 聚簇索引直接使用的主键

• 可以通过主键直接定位到数据

• 非聚簇索引使用的非主键作为索引

• 通过索引值和主键的映射最终找到数据

• 通过主键再去聚簇索引中定位数据，叫回表

大家思考下：

我们怎么去建索引更高效？

为什么字段类型不匹配的时候索引失效？

为什么不建议在查询时使用mysql的函数去过滤列？

部分参考

https://blog.haohtml.com/archives/19232

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