MySQL索引结构之btree和hash,主键唯一普通索引区分,changeBuffer

MySQL的btree索引和hash索引的区别

 

Hash 索引结构的特殊性,其检索效率非常高,索引的检索可以一次定位,不像BTree 索引需要从根节点到枝节点,最后才能访问到页节点这样多次的IO访问,所以 Hash 索引的查询效率要远高于 B-Tree 索引。

可能很多人又有疑问了,既然 Hash 索引的效率要比 B-Tree 高很多,为什么大家不都用 Hash 索引而还要使用 BTree 索引呢?任何事物都是有两面性的,Hash 索引也一样,虽然 Hash 索引效率高,但是 Hash 索引本身由于其特殊性也带来了很多限制和弊端,主要有以下这些。

(1)Hash 索引仅仅能满足"=","IN"和"<=>"查询,不能使用范围查询。

由于 Hash 索引比较的是进行 Hash 运算之后的 Hash 值,所以它只能用于等值的过滤,不能用于基于范围的过滤,因为经过相应的 Hash 算法处理之后的 Hash 值的大小关系,并不能保证和Hash运算前完全一样。

(2)Hash 索引无法被用来数据的排序操作。

由于 Hash 索引中存放的是经过 Hash 计算之后的 Hash 值,而且Hash值的大小关系并不一定和 Hash 运算前的键值完全一样,所以数据库无法利用索引的数据来避免任何排序运算;

(3)Hash 索引不能利用部分索引键查询,即不适用最左前缀原则。

对于组合索引,Hash 索引在计算 Hash 值的时候是组合索引键合并后再一起计算 Hash 值,而不是单独计算 Hash 值,所以通过组合索引的前面一个或几个索引键进行查询的时候,Hash 索引也无法被利用。

(4)Hash 索引在任何时候都不能避免表扫描,不可使用覆盖索引

前面已经知道,Hash 索引是将索引键通过 Hash 运算之后,将 Hash运算结果的 Hash 值和所对应的行指针信息存放于一个 Hash 表中,由于不同索引键存在相同 Hash 值,所以即使取满足某个 Hash 键值的数据的记录条数,也无法从 Hash 索引中直接完成查询,还是要通过访问表中的实际数据进行相应的比较,并得到相应的结果。

 

索引分类:

普通索引,主键索引,唯一索引,组合索引区分

主键索引和非主键索引的效率区别:

主键索引内部是聚族索引是最快的,因为他在叶节点直接就存储的是数据,而别的索引存储的是数据存放的位置,等于要多一个步骤才能获得数据。

 

主键索引和唯一索引的区别:

比较:

1对于主健/unique constraint , oracle/sql server/mysql等都会自动建立唯一索引;

2主键不一定只包含一个字段,所以如果你在主键的其中一个字段建唯一索引还是必要的;

3主健可作外健,唯一索引不可;

4主健不可为空,唯一索引可;

5主健也可是多个字段的组合;

6主键与唯一索引不同的是:

(1).有not null属性;

(2).每个表只能有一个

 

唯一索引与普通索引性能对比

查询操作:

  • 对于普通索引来说,查找到满足条件的第一个记录  后,需要查找下一个记录,直到碰到第一个不满足条件的记录。
  • 对于唯一索引来说,由于索引定义了唯一性,查找到第一个满足条件的记录后,就会停止继续检索。

InnoDB 的数据是按数据页为单位来读写的。也就是说,当需要读一条记录的时候,并不是将这个记录本身从磁盘读出来,而是以页为单位,将其整体读入内存;所以要多做的那一次“查找和判断下一条记录”的操作,就只需要一次指针寻找和一次计算。性能差别可忽略不计

更新过程中的changeBuffer


需要更新一个数据页时,如果数据页在内存中就直接更新,而如果这个数据页还没有在内存中的话,在不影响数据一致性的前提下,InooDB 会将这些更新操作缓存在 change buffer中,这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。
purge:将 change buffer 中的操作应用到原数据页,得到最新结果的过程。
触发purge时机:除了访问这个数据页会触发 purge 外,系统有后台线程会定期 purge。在数据库正常关闭(shutdown)的过程中,也会执行 purge 操作。
需要说明的是,虽然名字叫作 change buffer,实际上它是可以持久化的数据。也就是说,change buffer 在内存中有拷贝,也会被写入到磁盘上。
changeBuffer的好处:
1减少mysql读磁盘,加快执行速度
2数据读入内存是需要占用 buffer pool 的,所以这种方式还能够避免占用内存,提高内存利用率。

changeBuffer的问题:

如果在更新或查询操作的时候需要对changeBuffer进行purge操作,那么你的数据库会突然慢一下。

唯一和普通索引对changeBuffer的使用
如果更新的记录已经在内存页中了
对于唯一索引来说,直接插入这个值,语句执行结束。
这样看来,普通索引和唯一索引对更新语句性能影响的差别,只是一个判断,只会耗费微小的 CPU 时间。
 如果更新的记录没有在内存页中
因为唯一索引在执行更新操作之前,需要先判断索引值是否已经存在,所以必将数据页读入内存进行判断;故不能使用changBuffer
普通索引则会使用changeBuffer

change buffer 的使用场景

通过上面的分析,你已经清楚了使用 change buffer 对更新过程的加速作用,也清楚了 change buffer 只限于用在普通索引的场景下,而不适用于唯一索引。那么,现在有一个问题就是:
普通索引的所有场景,使用 change buffer 都可以起到加速作用吗?

因为 purge 的时候是真正进行数据更新的时刻,而 change buffer 的主要目的就是将记录的变更动作缓存下来,所以在一个数据页做 purge 之前,change buffer 记录的变更越多(也就是这个页面上要更新的次数越多),收益就越大。
因此,对于写多读少的业务来说,页面在写完以后马上被访问到的概率比较小,此时 change buffer 的使用效果最好。这种业务模型常见的就是账单类、日志类的系统。此时应该使用唯一索引
反过来,假设一个业务的更新模式是写入之后马上会做查询,那么即使满足了条件,将更新先记录在 change buffer,但之后由于马上要访问这个数据页,会立即触发 purge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减少,反而增加了 change buffer 的维护代价。所以,对于这种业务模式来说,change buffer 反而起到了副作用。应该使用唯一索引

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