揭开MySQL索引神秘面纱(2)

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RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
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云数据库 RDS PostgreSQL,集群系列 2核4GB
简介: 揭开MySQL索引神秘面纱

2. B+Tree解析

依然如初看一下B+Tree的数据结构。


为了方便对比,将BTree和B+Tree的数据结构放到了一起。


image.png


那么可以看到在B+Tree中叶子节点是存放了全量的数据,而非叶子节点只存储了key值。


咦!这不是就很好的解决了BTree带来的问题吗?可以让每个节点存储更多的数据。每个节点存储的数据越多,那么相对的就是树的深度就不会过深。


了解到了B+Tree的数据结构后,我们在来看看在MySQL中关于B+Tree是如何存储的。


image.png


从上图很明显就可以看到俩点不同。


第一点:B+Tree所有的数据都存储在叶子节点上。


第二点:B+Tree所有的叶子节点之间是一种链式环结构


那么在这个过程中到底读取了多少条数据呢!


如果说B+Tree读取数据的深度跟B-Tree的深度一样,都是三层,那么同样的道理每个磁盘的大小为16kb。


那在B+Tree中非叶子节点可以存储多少数据呢!一般来说我们每个表都会存在一个主键。


根据三层来计算,第一层跟第二层存储的是key值,也就是主键值。


都知道int类型所占的内存时4Byte(字节),指针的存储就给个6Byte,一共就是10Tybe,那么第一层节点就可以存储16 * 1000 /10 = 1600。


同理第二层每个节点也是可以存储1600个key。


第三层是叶子节点,每个磁盘存储大小同样安装BTree的计算一样,每条数据占1kb。


那么在B+Tree中三层可以存储的数据就是1600 * 1600 * 16 = 40960000


从这点来看B+Tree存储的数据跟BTree存储的数据根本就不是一个级别。


所以可以得出结论:


B+Tree能保证检索的数据量相对BTree是最多的,而且存储的数据量也是最多的


B+Tree选择索引时尽量选择所占内存空间小的类型,比如int类型。


key所占内存越小,在节点中存储的范围就越多。


3.Hash索引

先来创建一个hash索引alter table user add index hash_gender using hash(gender);


存储引擎使用的是innodb。


image.png


会发现name的索引类型还是为Btree,在innodb上创建哈希索引,被称之为伪哈希索引,和真正的哈希索引不是一回事的,这点一定要明白。


在Innodb存储引擎中有一个特殊的功能叫做,自适应哈希索引,当索引值被使用的非常频繁时,它会在内存中基于BTree索引之上再创建一个哈希索引,那么就拥有了哈希索引的一些特点,比如快速查找


哈希索引就是基于哈希表实现的,假设对 name 建立了哈希索引,则查找过程如下图所示,哈希表是根据键值对进行访问的数据结构,它让检索的数据经过哈希函数映射到散列表的对应位置,查找效率非常高。


image.png


哈希索引存储的是哈希值和行指针,没有存储key值、字段值,但哈希索引多数是在内存完成的,检索数据是非常快的,所以对性能影响不大。


哈希索引不是按照索引值排序的,所以也就无法排序。


哈希索引只支持等值操作,不支持范围查找,在MySQL中只能只用 =、in 、<>


哈希索引在任何时候都不能避免表扫描


哈希索引在遇到大量哈希冲突时,存储引擎必须遍历链表的所有行指针,逐行比较。


4. B+Tree跟BTree区别

经过了特别漫长的计算、画图现在基本对俩者的区别有一定认识了吧!


咔咔在这里进行总结一下。


B+Tree叶子节点上存储的是全量数据(key+data),而非叶子节点只存储key

B+Tree在同样的深度下存储的数据是远远大于BTree的。

B+Tree每个叶子节点都有指向下一个叶子节点的链接。这样的好处在于,我们可以从任意一个叶子节点开始遍历,获取接下来所有的数据。

5. B+Tree适合做索引的原因

B+Tree树非叶子节点只存储key值,因此相对于BTree节点可以存储更多的数据,每次读入内存的key值就更多,相对来说I/O就降低


B+Tree树查询效率稳定,任何数据的查找都是必须从叶子节点到非叶子节点,所以说每个数据查找的效率几乎都是相同的。


B+Tree树的叶子节点存储的是全量数据,并且是有序的,所以说只需要遍历叶子节点就可以对所有的key进行扫描,在范围查找时效率更高。


以上就是关于Innodb存储引擎为什么使用B+Tree作为索引的解析。

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