数据库系列课程(10)-MySQL索引实现原理

1. 引言

MySQL官方对索引的定义为:索引(Index)是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构。

白话文:索引就像书的目录一样可以非常快速的定位到书的页码

如果向mysql发出一条sql语句请求,查询的字段没有创建索引的话,可能会导致全表扫描,这样的话查询效率非常低。

那么MySQL中索引采用的是那些数据结构?或者说索引实现的原理。下面来举例讲解。

2. 索引实现的原理

2.1 方式一:数据结构Hash算法

哈希表(Hash table,也叫散列表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表

优点: 查找可以直接根据key访问(index=Hash(key))

缺点: 不能进行范围查找

2.2 方式二:平衡二叉树算法

平衡二叉查找树,又称 AVL树。 它除了具备二叉查找树的基本特征之外,还具有一个非常重要的特点:它的左子树和右子树都是平衡二叉树,且左子树和右子树的深度之差的绝对值(平衡因子 ) 不超过1。 也就是说AVL树每个节点的平衡因子只可能是-1、0和1(左子树高度减去右子树高度)
在这里插入图片描述
优点: 平衡二叉树算法基本与二叉树查询相同,效率比较高。

缺点:插入操作需要旋转,支持范围查询。

2.3 方式三:数据结构B树

维基百科对B树的定义为“在计算机科学中, B树(B-tree) 是一种树状数据结构,它能够存储数据、对其进行排序并允许以O(log n)的时间复杂度运行进行查找、顺序读取、插入和删除的数据结构。B树,概括来说是一个节点可以拥有多于2个子节点的二叉查找树。与自平衡二叉查找树不同,B-树为系统最优化大块数据的读和写操作。B-tree算法减少定位记录时所经历的中间过程,从而加快存取速度。普遍运用在数据库和文件系统。

因为B树节点元素比平衡二叉树要多,所以B树数据结构相比平衡二叉树数据结构实现减少磁盘IO的操作。
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2.4 方式四:数据结构B+树

B+树相比B树,新增叶子节点与非叶子节点关系,叶子节点中包含了key和value,非叶子节点中只是包含了key,不包含value。

所有相邻的叶子节点包含非叶子节点,使用链表进行结合,有一定顺序排序,从而范围查询效率非常高。
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3. 如何查看索引文件

默认数据与索引文件位置:/var/lib/mysql

MyISAM引擎的文件:

  • .myd 即 my data,表数据文件
  • .myi 即my index,索引文件
  • .log 日志文件。

InnoDB引擎的文件:
采用表空间(tablespace)来管理数据,存储表数据和索引

InnoDB数据库文件(即InnoDB文件集,ib-file set):

  • ibdata1、ibdata2等:系统表空间文件,存储InnoDB系统信息和用户数据库表数据和索引,所有表共用。
  • .ibd文件:单表表空间文件,每个表使用一个表空间文件(file per table),存放用户数据库表数据和索引。

附:数据结构模拟工具

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