1. 索引介绍

需求:

  一般的应用系统,读写比例在10:1左右,而且插入操作和一般的更新操作很少出现性能问题,在生产环境中,我们遇到最多的,也是最容易出问题的,还是一些复杂的查询操作,因此对查询语句的优化显然是重中之重。
说起加速查询,就不得不提到索引了。

索引:

   简单的说,相当于图书的目录,可以帮助用户快速的找到需要的内容.

   在MySQL中也叫做“键”,是存储引擎用于快速找到记录的一种数据结构。能够大大提高查询效率。特别是当数据量非常大,查询涉及多个表时,使用索引往往能使查询速度加快成千上万倍.

本质:

  索引本质:通过不断地缩小想要获取数据的范围来筛选出最终想要的结果,同时把随机的事件变成顺序的事件,也就是说,有了这种索引机制,我们可以总是用同一种查找方式来锁定数据。

2.索引方法

 1. B+TREE 索引

  B+树是一种经典的数据结构,由平衡树二叉查找树结合产生,它是为磁盘或其它直接存取辅助设备而设计的一种平衡查找树,在B+树中,所有的记录节点都是按键值大小顺序存放在同一层的叶节点中,叶节点间用指针相连,构成双向循环链表,非叶节点(根节点、枝节点)只存放键值,不存放实际数据。下面看一个2层B+树的例子:

MySQL 之 索引原理与慢查询优化

注意:通常其高度都在2~3层,查询时可以有效减少IO次数。

MySQL 之 索引原理与慢查询优化

  系统从磁盘读取数据到内存时是以磁盘块(block)为基本单位的,位于同一磁盘块中的数据会被一次性读取出来,而不是按需读取。InnoDB 存储引擎使用页作为数据读取单位,页是其磁盘管理的最小单位,默认 page 大小是 16kB。

b+树的查找过程

  如图所示,如果要查找数据项30,那么首先会把磁盘块1由磁盘加载到内存,此时发生一次IO,在内存中用二分查找确定30在28和65之间,锁定磁盘块1的P2指针,内存时间因为非常短(相比磁盘的IO)可以忽略不计,通过磁盘块1的P2指针的磁盘地址把磁盘块由磁盘加载到内存,发生第二次IO,30在28和35之间,锁定当前磁盘块的P1指针,通过指针加载磁盘块到内存,发生第三次IO,同时内存中做二分查找找到30,结束查询,总计三次IO。真实的情况是,3层的b+树可以表示上百万的数据,如果上百万的数据查找只需要三次IO,性能提高将是巨大的,如果没有索引,每个数据项都要发生一次IO,那么总共需要百万次的IO,显然成本非常非常高。

 强烈注意: 索引字段要尽量的小,磁盘块可以存储更多的索引.

 2. HASH 索引

    hash就是一种(key=>value)形式的键值对,允许多个key对应相同的value,但不允许一个key对应多个value,为某一列或几列建立hash索引,就会利用这一列或几列的值通过一定的算法计算出一个hash值,对应一行或几行数据.   hash索引可以一次定位,不需要像树形索引那样逐层查找,因此具有极高的效率.

 MySQL 之 索引原理与慢查询优化

假设索引使用hash函数f( ),如下:

1
2
3
4
f('Arjen') = 2323
f('Baron') = 7437
f('Peter') = 8784
f('Vadim') = 2458

此时,索引的结构大概如下:

MySQL 之 索引原理与慢查询优化  

   3.HASH与BTREE比较:

MySQL 之 索引原理与慢查询优化
hash类型的索引:查询单条快,范围查询慢
btree类型的索引:b+树,层数越多,数据量越大,范围查询和随机查询快(innodb默认索引类型)

不同的存储引擎支持的索引类型也不一样
InnoDB 支持事务,支持行级别锁定,支持 Btree、Hash 等索引,不支持Full-text 索引;
MyISAM 不支持事务,支持表级别锁定,支持 Btree、Full-text 等索引,不支持 Hash 索引;
Memory 不支持事务,支持表级别锁定,支持 Btree、Hash 等索引,不支持 Full-text 索引;
NDB 支持事务,支持行级别锁定,支持 Hash 索引,不支持 Btree、Full-text 等索引;
Archive 不支持事务,支持表级别锁定,不支持 Btree、Hash、Full-text 等索引;
MySQL 之 索引原理与慢查询优化

 

3.索引类型 

MySQL中常见索引有:

  • 普通索引
  • 唯一索引
  • 主键索引
  • 组合索引
1.普通索引

普通索引仅有一个功能:加速查询

#创建表同时添加name字段为普通索引
create table tb1(
   id int not null auto_increment primary key,
   name varchar(100) not null,
   index idx_name(name)  
);

创建表+索引