Mysql——索引
Mysql——索引
作用
海量数据情况下，提高查询效率
分类
存储结构
（注：这里指存储时的保存形式）
- BTree索引（B-Tree或 B+Tree索引）
- Hash索引
- full-index全文索引
- R-Tree索引
应用层次
- 普通索引
- 唯一索引
- 复合索引
物理顺序与键值的逻辑（索引）顺序关系
- 聚集索引
- 非聚集索引
普通索引：即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引；
唯一索引：索引列的值必须唯一，但允许有空值；
复合索引：多列值组成一个索引，专门用于组合搜索，其效率大于索引合并；
聚簇索引(聚集索引)：并不是一种单独的索引类型，而是一种数据存储方式。具体细节取决于不同的实现，InnoDB的聚簇索引其实就是在同一个结构中保存了B-Tree索引(技术上来说是B+Tree)和数据行；
非聚簇索引：不是聚簇索引，就是非聚簇索引。
底层实现
mysql默认存储引擎innodb只显式支持B-Tree( 从技术上来说是B+Tree)索引，对于频繁访问的表，innodb会透明建立自适应hash索引，即在B树索引基础上建立hash索引，可以显著提高查找效率，对于客户端是透明的，不可控制的，隐式的。
Hash索引
基于哈希表实现，只有精确匹配索引所有列的查询才有效，对于每一行数据，存储引擎都会对所有的索引列计算一个哈希码（hash code），并且Hash索引将所有的哈希码存储在索引中，同时在索引表中保存指向每个数据行的指针。
MySQL为什么选择B+tree？
1.二叉查找树
缺点：搜索效率不足，一般来说，树结构中数据的深度决定它的搜索io次数
2.平衡二叉查找树
缺点：节点数据内容太少，每一个磁盘块（节点/页）保存的关键字数据量太少，没有很好利用操作系统和磁盘数据的交换特性（最少4BK）和磁盘预读能力（空间局部性原理）
3.B tree（多路平衡查找树）
缺点：非叶子节点，保存了数据区，减少了关键字（相对于B+tree）
4.B+tree（加强版多路平衡查找树）
原理
新增数据根据所有索引列计算一个hash码，将记录按有序化（递增或递减）排列，采用二分查找，以从左至有原则匹配，满足最左前缀原则
二分查找
二分查找法（binary search） 也称为折半查找法，用来查找一组有序的记录数组中的某一记录。
其基本思想是：将记录按有序化（递增或递减）排列，在查找过程中采用跳跃式方式查找，即先以有序数列的中点位置作为比较对象，如果要找的元素值小于该中点元素，则将待查序列缩小为左半部分，否则为右半部分。
优点：①B+节点关键字搜索采用闭合区间、②B+非叶子节点不保存数据相关信息，只保存关键字和子节点的引用、③B+关键字对应的数据保存在叶子节点中、④B+叶子结点是顺序排列的，并且相邻节点具有顺序引用关系。
增强了扫库，扫表能力、磁盘读写能力、排序能力、查询效率更加稳定。
为什么索引结构默认使用B+Tree，而不是Hash，二叉树，红黑树？
B-tree：因为B树不管叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致在非叶子节点中能保存的指针数量变少（有些资料也称为扇出），指针少的情况下要保存大量数据，只能增加树的高度，导致IO操作变多，查询性能变低；
Hash：虽然可以快速定位，但是没有顺序，IO复杂度高。
二叉树：树的高度不均匀，不能自平衡，查找效率跟数据有关（树的高度），并且IO代价高。
红黑树：树的高度随着数据量增加而增加，IO代价高。
为什么官方建议使用自增长主键作为索引？
结合B+Tree的特点，自增主键是连续的，在插入过程中尽量减少页分裂，即使要进行页分裂，也只会分裂很少一部分。并且能减少数据的移动，每次插入都是插入到最后。总之就是减少分裂和移动的频率。
总结
1、MySQL使用B+Tree作为索引数据结构；
2、B+Tree在新增数据时，会根据索引指定列的值对旧的B+Tree做调整；
3、从物理存储结构上说，B-Tree和B+Tree都以页(4K)来划分节点的大小，但是由于B+Tree中中间节点不存储数据，因此B+Tree能够在同样大小的节点中，存储更多的key，提高查找效率；
4、影响MySQL查找性能的主要还是磁盘IO次数，大部分是磁头移动到指定磁道的时间花费；
6、InnoDB存储引擎下索引的实现，(辅助索引)全部是依赖于主索引建立的(辅助索引中叶子结点存储的并不是数据的地址，还是主索引的值，因此，所有依赖于辅助索引的都是先根据辅助索引查到主索引，再根据主索引查数据的地址)；
7、由于InnoDB索引的特性，因此如果主索引不是自增的(id作主键)，那么每次插入新的数据，都很可能对B+Tree的主索引进行重整，影响性能。因此，尽量以自增id作为InnoDB的主索引。
存储引擎
执行该sql，查询存储引擎SHOW ENGINES
查看表存储引擎：（SHOW TABLE STATUS from 数据库库名 where Name=‘表名’ 或 mysqlshow -u 数据库登录帐号 -p ‘数据库登录帐号密码’ --status 数据库库名 表名）
更改数据库存储引擎：（ALTER TABLE 表名 ENGINE = InnoDB）
InnoDB
目前最广泛、最重要的存储引擎；
场景：支持事务处理，支持外键，支持崩溃修复能力和并发控制。
- 支持事务安全表（ACID）
- 支持行锁定
- 支持外键
MyISAM
基于ISAM存储引擎，并对其进行扩展。拥有较高的插入、查询速度，但不支持事物和外键。
- 静态表（默认）：字段都是非变长的（每个记录都是固定长度的）。存储非常迅速、容易缓存，出现故障容易恢复；占用空间通常比动态表多。
- 动态表：占用的空间相对较少，但是频繁的更新删除记录会产生碎片，需要定期执行optimize table或myisamchk -r命令来改善性能，而且出现故障的时候恢复比较困难。
- 压缩表：使用myisampack工具创建，占用非常小的磁盘空间。因为每个记录是被单独压缩的，所以只有非常小的访问开支。
场景：如果表主要是用于插入新记录和读出记录，那么选择MyISAM能实现处理高效率。
MERGE
场景：对于服务器日志这种信息，一般常用的存储策略是将数据分成很多表，每个名称与特定的时间端相关。
MEMORY
将表中的数据存储到内存中，未查询和引用其他表数据提供快速访问。
默认使用哈希（HASH）索引，其速度比使用B-+Tree型要快，但也可以使用B树型索引，由于数据存于内存中，稳定性不强。
场景：如果需要该数据库中一个用于查询的临时表。
ARCHIVE
归档的意思，在归档之后很多的高级功能就不再支持了，仅仅支持最基本的插入和查询两种功能；
场景：由于高压缩和快速插入的特点Archive非常适合作为日志表的存储引擎，但是前提是不经常对该表进行查询操作。
CSV
使用该引擎的MySQL数据库表会在MySQL安装目录data文件夹中的和该表所在数据库名相同的目录中生成一个.CSV文件（所以，它可以将CSV类型的文件当做表进行处理），这种文件是一种普通文本文件，每个数据行占用一个文本行；
- 不支持索引，无主键列
- 不允许表中字段为null
场景：这种引擎支持从数据库中拷入/拷出CSV文件。如果从电子表格软件输出一个CSV文件，将其存放在MySQL服务器的数据目录中，服务器就能够马上读取相关的CSV文件。同样，如果写数据库到一个CSV表，外部程序也可以立刻读取它。在实现某种类型的日志记录时，CSV表作为一种数据交换格式。
BLACKHOLE（黑洞引擎）
该存储引擎支持事务，而且支持mvcc的行级锁，写入这种引擎表中的任何数据都会消失，主要用于做日志记录或同步归档的中继存储，这个存储引擎除非有特别目的，否则不适合使用。
PERFORMANCE_SCHEMA
主要用于收集数据库服务器性能参数。
- 提供进程等待的详细信息，包括锁、互斥变量、文件信息；
- 保存历史的事件汇总信息，为提供MySQL服务器性能做出详细的判断；
- 对于新增和删除监控事件点都非常容易，并可以随意改变mysql服务器的监控周期。
Federated
该存储引擎可以不同的Mysql服务器联合起来，逻辑上组成一个完整的数据库。这种存储引擎非常适合数据库分布式应用；
在本地数据库中访问远程数据库中的数据，针对federated存储引擎表的查询会被发送到远程数据库的表上执行，本地是不存储任何数据的。
缺点：
1.对本地虚拟表的结构修改，并不会修改远程表的结构
2.truncate 命令，会清除远程表数据
3. drop命令只会删除虚拟表，并不会删除远程表
4.不支持 alter table 命令
5. select count(*), select * from limit M, N 等语句执行效率非常低，数据量较大时存在很严重的问题，但是按主键或索引列查询，则很快，如以下查询就非常慢（假设 id 为主索引）
select id from db.tablea where id >100 limit 10 ;
而以下查询就很快：
select id from db.tablea where id >100 and id<150
6. 如果虚拟虚拟表中字段未建立索引，而实体表中为此字段建立了索引，此种情况下，性能也相当差。但是当给虚拟表建立索引后，性能恢复正常。
7. 类似 where name like “str%” limit 1 的查询，即使在 name 列上创建了索引，也会导致查询过慢，是因为federated引擎会将所有满足条件的记录读取到本地，再进行 limit 处理。
最后谈谈InnoDB 和 MyISAM之间的区别：
InnoDB支持事物，而MyISAM不支持事物
InnoDB支持行级锁，而MyISAM支持表级锁
InnoDB支持MVCC, 而MyISAM不支持
InnoDB支持外键，而MyISAM不支持
InnoDB不支持全文索引，而MyISAM支持。