MySQL源码：索引相关的数据结构

Posted 2020-07-31 zengkefu

http://www.orczhou.com/index.php/2012/11/mysql-source-code-data-structure-about-index/

 

本文将尝试介绍MySQL索引存储相关的数据结构。程序=数据结构+算法，了解数据结构，然后就可以进一步了解MySQL源码中如何使用索引，如何选择自己的执行计划。

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• 1. MySQL如何描述某个数据表的索引
• 2. GDB打印观察索引信息
  • 2.1 打印索引基本信息
  • 2.2 打印索引某一列的基本信息
  • 2.3 打印索引某列详情
• 3. MySQL源码中如何使用索引信息

1. MySQL如何描述某个数据表的索引

MySQL使用TABLE对象来描述一个数据表，那么数据表的索引是如何描述，索引的统计信息又是如何存储的呢? 例如我们有如下数据表：

CREATE TABLE `users` ( `id` int(11) NOT NULL, `nick` varchar(32) DEFAULT NULL, `reg_date` datetime DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), KEY `IND_NICK` (`nick`), KEY `IND_REGDATE` (`reg_date`) )

该表有索引，PRIMARY KEY、IND_NICK、IND_REGDATE，我们来看看MySQL内部是如何存储这三个索引，以及如何使用这些索引的统计信息的。下图，描述了存储一个数据表索引的主要结构：

• MySQL使用TABLE对象描述一个数据表，他的成员key_info（类型为KEY）描述这个表的全部索引
• key_info是一个数组，每一个元素是一个KEY(vim -t KEY查看)对象，代表了一个索引，顺序的，整个数组代表了这个表的全部索引
• key_info（KEY对象）的成员key_part，是指向KEY_PART_INFO数组的指针，该数组描述了某个索引所有的索引列信息，数组的每个元素代表了一个索引列
• 最后，key_part的成员field指向该索引列对应的数据表字段

2. GDB打印观察索引信息

2.1 打印索引基本信息

某个索引（例如IND_NICK）的基本信息是存储在KEY结构(table->key_info数组)中，这里，我们来打印索引IND_NICK的基本信息来观察KEY结构：

(gdb) p s->table->key_info[1] $26 = { key_length = 67, flags = 104, key_parts = 1, extra_length = 3, usable_key_parts = 1, block_size = 1024, algorithm = HA_KEY_ALG_UNDEF, { parser = 0x0, parser_name = 0x0 }, key_part = 0x7f6514020860, name = 0x7f651401fc11 "IND_NICK", rec_per_key = 0x7f651401fa68, handler = { bdb_return_if_eq = 0 }, table = 0x7f6514023d30 }

key_length = 67： 表示这个索引入口长为67(不包括rowid),32*2 + 1(NULL) + VARCHAR变成信息

flags = 104 这是一个索引信息的标志位，存储了这个索引的一些重要属性，例如是不是唯一索引，索引中有没有变长字段，是不是一个全文索引等，104表示为二进制，即是1101000，也等于8+32+64，也就是HA_VAR_LENGTH_KEY|HA_BINARY_PACK_KEY|HA_NULL_PART_KEY

更多flags类型：

#define HA_NOSAME 1 /* Set if not dupplicated records */ #define HA_PACK_KEY 2 /* Pack string key to previous key */ #define HA_SPACE_PACK_USED 4 /* Test for if SPACE_PACK used */ #define HA_VAR_LENGTH_KEY 8 #define HA_AUTO_KEY 16 #define HA_BINARY_PACK_KEY 32 /* Packing of all keys to prev key */ #define HA_NULL_PART_KEY 64 #define HA_FULLTEXT 128 /* For full-text search */ #define HA_UNIQUE_CHECK 256 /* Check the key for uniqueness */ #define HA_SPATIAL 1024 /* For spatial search */ #define HA_NULL_ARE_EQUAL 2048 /* NULL in key are cmp as equal */ #define HA_GENERATED_KEY 8192 /* Automaticly generated key */

key_part = 0x7f6514020860 这个指针指向一个KEY_PART_INFO数组，存储了索引各个列的信息。

2.2 打印索引某一列的基本信息

(gdb) p s->table->key_info[1]->key_part[0] $29 = { field = 0x7f6514020588, offset = 5, null_offset = 0, length = 64, store_length = 67, key_type = 32768, fieldnr = 2, key_part_flag = 24, type = 15 ‘\017‘, null_bit = 1 ‘\001‘ }

field = 0x7f6514020588 指向这个索引列使用数据表的那一列

offset = 5 改索引列从索引串的第一个偏移开始

null_offset = 0 null信息存储偏移

length = 64, 索引串长度

store_length = 67, 整个索引入口长度

...

2.3 打印索引某列详情

(gdb) p *s->table->key_info[1]->key_part[0]->field $36 = { ... table = 0x7f6514023d30, ... field_name = 0x7f651401fcf4 "nick", ... key_start = { map = 2 }, part_of_key = { map = 2 }, part_of_key_not_clustered = { map = 2 }, part_of_sortkey = { map = 2 }, ... }

table = 0x7f6514023d30 指向该列所在的数据表

field_name = 0x7f651401fcf4 "nick" 列名

key_start = 2 包含这个字段且为索引第一个字段的索引编号，2的二进制是10，也就是第二索引以该字段为起始

3. MySQL源码中如何使用索引信息

下面摘抄函数store_create_info(显示SHOW CREATE TABLE命令)显示索引信息部分的代码如下：

1351 for (uint i=0 ; i < share->keys ; i++,key_info++) 1352 { 1353 KEY_PART_INFO *key_part= key_info->key_part; ... 1357 if (i == primary_key && !strcmp(key_info->name, primary_key_name)) 1358 { 1359 found_primary=1; 1364 packet->append(STRING_WITH_LEN("PRIMARY KEY")); 1365 } 1366 else if (key_info->flags & HA_NOSAME) 1367 packet->append(STRING_WITH_LEN("UNIQUE KEY ")); ... 1372 else 1373 packet->append(STRING_WITH_LEN("KEY ")); ... 1380 for (uint j=0 ; j < key_info->key_parts ; j++,key_part++) 1381 { ... 1401 } 1402 packet->append(‘)‘); 1403 store_key_options(thd, packet, table, key_info); 1404 if (key_info->parser) 1405 { ... 1410 } 1411 }

小结：

(1) 可以看到MySQL如何遍历一个表的所有索引

key_info= table->key_info; for (uint i=0 ; i < share->keys ; i++,key_info++) { ... }

(2) 可以看到MySQL如何根据key_info->flags字段如何区分唯一索引，全文索引等

(3) 可以看到MySQL如何遍历一个索引的所有字段：

KEY_PART_INFO *key_part= key_info->key_part; for (uint j=0 ; j < key_info->key_parts ; j++,key_part++) { ... }

(4) 查看完整的这个函数还可以看到MySQL如何读取数据表的各个column