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Mysql索引底层数据结构与算法-创新互联

一、索引 1、索引简介

索引是帮助MySQL高效获取数据的排好序的数据结构

创新互联专注于老城企业网站建设,响应式网站开发,商城开发。老城网站建设公司,为老城等地区提供建站服务。全流程按需网站建设,专业设计,全程项目跟踪,创新互联专业和态度为您提供的服务2、索引数据结构

数据结构可视化:Data Structure Visualization

2.1、二叉树

特点

左子节点比当前节点值小,右子节点比当前节点值大

存在的问题

如上图,当进行顺序新增数据时,二叉树就变成单边的”链条“,这样查找数据的效率就变慢了。

例如查找5,就要经过5次查找。

2.2、红黑树

特点

  • 节点是红色或者黑色
  • 根节点是黑色
  • 每个叶子的节点都是黑色的空节点(NULL)
  • 每个红色节点的两个子节点都是黑色的。
  • 从任意节点到其每个叶子的所有路径都包含相同的黑色节点

存在的问题

红黑树和二叉树对比,在一定程度上解决单边过长的问题,但它存储高度的问题。如果数据量过大,IO次数更多,性能损耗更大

2.3、Hash表

例如图中查找Tom,只要通过一次hash计算就可以确定数据所在的位置。

优点

  • 对索引的key进行一次hash计算就可以定位出数据存储的位置

存在的问题

  • Hash索引只能进行 等于、不等于、IN 等查询,不支持范围查询;若是要进行范围查询,hash索引的时间复杂度会退化为O(n)
  • Hash表的数据是没有顺序的,在ORDER BY 情况下,还需要对数据重新排序
  • 在等值查询时,若是索引列的重复值过多,就会触发Hash冲突,每次冲突都需要遍历桶排序中的指针来进行
2.4、B-Tree

B-Tree 是一种平衡的多路查找(又称排序)树,MongoDB索引默认的存储结构使用的就是B-Tree

特点

  • 叶子节点具有相同深度
  • 叶节点的指针为空
  • 节点中的数据索引从左到右递增排列
  • 节点中存储data数据

存在的问题

  • B-Tree每个节点中含有data值。而每次取一页数据(16KB),将会导致每次取一页的索引数据就比较少。当数据量很大的时候,同样会导致B-Tree树的高度比较大,也会影响查询效率。所以引入B+Tree
  • B-Tree的范围查找每次都要从根节点重新查找
2.5、B+Tree

B+Tree是在B-Tree基础上的一种优化,MySQL索引默认的存储结构使用的就是B+Tree。

特点:

  • 非叶子节点不存储data,只存储索引(冗余),可以放更多的索引
  • 叶子节点包含所有索引字段
  • 叶子节点用指针连接,提高区间访问的性能,例如范围查找

假如:以一个高度为3的B+Tree为例,B+Tree的表都存满了,能存储多少数据?

SHOW GLOBAL STATUS like 'Innodb_page_size';

假设主键id为bigint类型,长度就是8B,指针大小为6B,一共就是14B,假设最后一层,存放的数据data大小为1kb

第一层大节点数为: 16k / (8B + 6B) = 1170 (个)

第二层大节点数也应为:1170个

第三层大节点数为:16k / 1k = 16 (个)

所以一张B+Tree的表最多存放 1170 * 1170 * 16 = 21902400 ≈ 2千万。

B+Tree结构的表可以容纳千万数据量的查询。而且一般来说,MySQL会把 B+Tree 根节点放在内存中,那只需要两次磁盘IO(第二层1次,第三层1次)

二、存储引擎 1、MySIAM存储引擎(非聚集)

MyISAM索引文件和数据文件是分开的,数据结构及数据、索引在磁盘中文件有三个,

.frm 文件存储数据表定义

.MYI存储索引

.MYD存储实际数据

叶子结点中的data存储的都是该行数据对应的磁盘指针,根据指针再去.MYD拿数据

2、InnoDB存储引擎(聚集)

InnoDB存储引擎它的表数据文件本身就是按 B+Tree 组织的一个索引文件。不同于MyISAM存储引擎是,数据不分离。

.frm文件存储数据表定义

.ibd文件存放的索引和实际数据

聚集索引

非聚集索引

三、联合索引

比较name再比较age再比较position,如果第一个字段相等,看第二个字段。

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当前名称:Mysql索引底层数据结构与算法-创新互联
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