【MySQL】索引原理(二):B+Tree索引的实现,MyISAM 和 InnoDB

【MySQL】存储引擎(一):存储引擎介绍一文中,我们说过了,MySQL是一个支持插件式存储引擎的数据库。在MySQL里面,每个表在创建的时候都可以指定它所使用的存储引擎。这里我们主要关注一下最常用的两个存储引擎,MyISAM和InnoDB的索引的实现。

首先,MySQL的数据都是文件的形式存放在磁盘中的,我们可以找到这个数据目录的地址。在MySQL中有这么一个参数,我们来看一下:

show VARIABLES LIKE 'datadir';

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每张InnoDB 的表有两个文件(.frm和.ibd),MyISAM的表有三个文件(.frm、.MYD、.MYI)。

有一个是相同的文件(.frm),是MySQL里面表结构定义的文件,不管你建表的时候选用任何一个存储引擎都会生成。我们主要看一下其他两个文件是怎么实现MySQL不同存储引擎的索引。如下图,是MySQL的B+Tree索引结构,但叶子节点存什么数据还不知道。
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1.MyISAM

在MyISAM里面,另外有两个文件:

  • .MYD文件,D代表Data,是MyISAM的数据文件,存放数据记录。
  • .MYI文件,I代表Index,是MyISAM的索引文件,存放索引,比如我们在id字段上面创建了一个主键索引,那么主键索引就是在这个索引文件里面。

问题一:也就是说,在MyISAM里面,索引和数据是两个独立的文件。那我们怎么根据索引找到数据呢?

MyISAM的B+Tree 里面,叶子节点存储的是数据文件对应的磁盘地址。所以从索引文件.MYI中找到键值后,会到数据文件.MYD中获取相应的数据记录。

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问题二:这里是主键索引,如果是辅助索引,有什么不一样呢?

在 MyISAM 里面,辅助索引也在这个.MYI文件里面。辅助索引跟主键索引存储和检索数据的方式是没有任何区别的,一样是在索引文件里面找到磁盘地址,然后到数据文件里面获取数据。

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2.InnoDB

InnoDB 只有一个文件(.ibd文件),那索引放在哪里呢?在InnoDB 里面,它是以主键为索引来组织数据的存储的,所以索引文件和数据文件是同一个文件,都在.ibd文件里面。在InnoDB的主键索引的叶子节点上,它直接存储了我们的数据。

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问题一:什么叫做聚集索引(聚簇索引)?

就是索引键值的逻辑顺序跟表数据行的物理存储顺序是一致的。(比如字典的目录是按拼音排序的,内容也是按拼音排序的,按拼音排序的这种目录就叫聚集索引)。在InnoDB里面,它组织数据的方式叫做叫做(聚集)索引组织表(clusteredindexorganize table),所以主键索引是聚集索引,非主键都是非聚集索引。

问题二:如果InnoDB里面主键是这样存储的,那主键之外的索引,比如我们在name字段上面建的普通索引,又是怎么存储和检索数据的呢?

InnoDB中,主键索引和辅助索引是有一个主次之分的。辅助索引存储的是辅助索引和主键值。如果使用辅助索引查询,会根据主键值在主键索引中查询,最终取得数据。比如我们用 name 索引查询 name=‘青山’,它会在叶子节点找到主键值,也就是id=1,然后再到主键索引的叶子节点拿到数据。

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问题三:为什么在辅助索引里面存储的是主键值而不是主键的磁盘地址呢?如果主键的数据类型比较大,是不是比存地址更消耗空间呢?

在 【MySQL】详谈索引存储结构推演过程 一文我们说到 B Tree是通过不断的分叉和合并操作使树保持平衡的,而这个时候键值的地址会发生变化,所以在辅助索引里面不能存储地址。

问题四:如果一张表没有主键怎么办?

  1. 如果我们定义了主键(PRIMARY KEY),那么InnoDB会选择主键作为聚集索引。
  2. 如果没有显式定义主键,则InnoDB会选择第一个不包含有NULL值的唯一索引作为主键索引。
  3. 如果也没有这样的唯一索引,则InnoDB会选择内置6字节长的ROWID作为隐藏的聚集索引,它会随着行记录的写入而主键递增。
select _rowid name from user_info;

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问题五:在选择主键字段时,推荐使用自增还是uuid?

推荐使用主键列自增,因为增加数据时会按顺序在后面增加,不会破坏已有结构。而对于字符串(UUID),会比较器ASCII码值,多了一次转换运算;并且插入是无序的。

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