MySQL数据库之存储引擎、索引

一、存储引擎

1、MySQL体系结构

①连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

②服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等，最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

③引擎层

存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。数据库中的索引是在存储引擎层实现的。

④存储层数据存储层

主要是将数据(如: redolog、undolog、数据、索引、二进制日志、错误日志、查询日志、慢查询日志等)存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。 这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

2、存储引擎定义

存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式 。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，所以存储引擎也可被称为表类型。

#建表指定存储引擎

CREATE TABLE 表名(

字段1 字段1类型 [ COMMENT 字段1注释 ] ,

......

字段n 字段n类型 [COMMENT 字段n注释 ]

) ENGINE = INNODB [ COMMENT 表注释 ] ;

#查看当前使用的存储引擎

show engines;

3、存储引擎分类介绍

特点	InnoDB	MyISAM	Memory
存储限制	64TB	有	有
事务安全	支持
锁机制	行锁	表锁	表锁
B+tree 索引	支持	支持	支持
Hash 索引			支持
全文索引	支持	支持
空间使用	高	低	N/A
内存使用	高	低	中等
批量插入速度	低	高	高
支持外键	支持

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别 ?

①、InnoDB引擎, 支持事务, 而MyISAM不支持。

②、InnoDB引擎, 支持行锁和表锁, 而MyISAM仅支持表锁, 不支持行锁。

③、InnoDB引擎, 支持外键, 而MyISAM是不支持的。

4、InnoDB

①介绍

InnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在 MySQL 5.5 之后，InnoDB是默认的 MySQL 存储引擎。

②特点

DML操作遵循ACID模型，支持事务；行级锁，提高并发访问性能； 支持外键FOREIGN KEY约束，保证数据的完整性和正确性；

③文件

xxx.ibd：xxx代表的是表名，innoDB引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件，存储该表的表结 构（frm-早期的 、sdi-新版的）、数据和索引。

④逻辑存储结构

表空间 : InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以包含多个Segment段。

段 : 表空间是由各个段组成的， 常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB中对于段的管 理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。

区 : 区是表空间的单元结构，每个区的大小为1M。 默认情况下， InnoDB存储引擎页大小为 16K， 即一个区中一共有64个连续的页。

页 : 页是组成区的最小单元，页也是InnoDB 存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为 16KB。为了保证页的连续性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘申请 4-5 个区。

行 : InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时 所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段。

⑤优势

InnoDB是Mysql的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操作。

 二、索引

1、概念

索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构(有序)。在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用（指向）数据， 这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

2、特点

优势	劣势
提高数据检索的效率，降低数据库 的 IO 成本	索引列也是要占用空间的。
通过索引列对数据进行排序，降低 数据排序的成本，降低 CPU 的消 耗。	索引大大提高了查询效率，同时却也降低更新表的速度， 如对表进行 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 时，效率降低。

 3、索引结构

索引结构	描述
B+Tree索引	最常见的索引类型，大部分引擎都支持 B+ 树索引
Hash索引	底层数据结构是用哈希表实现的 , 只有精确匹配索引列的查询才有效 , 不支持范围查询
R-tree( 空间索引）	空间索引是 MyISAM 引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少
Full-text( 全文索引)	是一种通过建立倒排索引 , 快速匹配文档的方式。类似于Lucene,Solr,ES

不同的存储引擎对索引结构的支持情况，若没有指明索引，默认B+树结构索引

索引	InnoDB	MyISAM	Memory
B+tree索引	支持	支持	支持
Hash 索引	不支持	不支持	支持
R-tree 索引	不支持	支持	不支持
Full-text	支持	支持	不支持

4、索引分类

①索引的具体类型

主要分为以下几类：主键索引、唯一索引、常规索引、全文索引。

分类	含义	特 点	关键字
主键索引	针对于表中主键创建的索引	默认自动创建 , 只能有一个	PRIMARY
唯一索引	避免同一个表中某数据列中的值重复	可以有多个	UNIQUE
常规索引	快速定位特定数据	可以有多个
全文索引	全文索引查找的是文本中的关键词，而不是比 较索引中的值	可以有多个	FULLTEXT

②聚集索引&二级索引

分类	含义	特点
聚集索引 (Clustered Index)	将数据存储与索引放到了一块，索引结构的叶子 节点保存了行数据	必须有 , 而且只有一个
二级索引 (Secondary Index)	将数据与索引分开存储，索引结构的叶子节点关联的是对应的主键	可以存在多个

③聚集索引选取规则:

如果存在主键，主键索引就是聚集索引。

如果不存在主键，将使用第一个唯一（UNIQUE）索引作为聚集索引。

如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

5、索引操作

#创建索引 

CREATE [UNIQUE | FULLTEXT] INDEX index_name ON table_name (index_col_name,...)； 

#查看索引

SHOW INDEX FROM table_name ;

#删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name ;

6、SQL性能

#服务器状态查询

show [session|global] status

# 查看当前数据库的 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 SELECT 的访问频次

-- session 是查看当前会话 ;

-- global 是查询全局数据 ;

SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______'    //7个_

# 如果要开启慢查询日志，需要在 MySQL 的配置文件（ /etc/my.cnf ）中配置

# 开启MySQL慢日志查询开关

slow_query_log=1

# 设置慢日志的时间为2秒，SQL语句执行时间超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志

long_query_time=2

7、explain的使用

EXPLAIN 或者 DESC命令获取 MySQL 如何执行 SELECT 语句的信息，包括在 SELECT 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。

#直接在select语句之前加上关键字 explain / desc

EXPLAIN SELECT 字段列表 FROM 表名 WHERE 条件 ;

字段	含义
id	select 查询的序列号，表示查询中执行 select 子句或者是操作表的顺序 (id 相同，执行顺序从上到下； id 不同，值越大，越先执行 ) 。
select_type	表示 SELECT 的类型，常见的取值有 SIMPLE （简单表，即不使用表连接 或者子查询）、 PRIMARY （主查询，即外层的查询）、 UNION （ UNION 中的第二个或者后面的查询语句）、 SUBQUERY （ SELECT/WHERE 之后包含了子查询）等
type	表示连接类型，性能由好到差的连接类型为 NULL 、 system 、 const 、 eq_ref 、 ref 、 range 、 index 、 all 。
possible_key	显示可能应用在这张表上的索引，一个或多个。
key	实际使用的索引，如果为NULL，则没有使用索引。
key_len	表示索引中使用的字节数， 该值为索引字段最大可能长度，并非实际使用长 度，在不损失精确性的前提下， 长度越短越好 。
rows	MySQL 认为必须要执行查询的行数，在 innodb 引擎的表中，是一个估计值， 可能并不总是准确的。
filtered	表示返回结果的行数占需读取行数的百分比， filtered 的值越大越好。

 8、索引失效

索引	定义
索引列运算	不要在索引列上进行运算操作， 索引将失效。
字符串不加引号	字符串类型字段使用时，不加引号，索引将失效。
模糊查询	如果仅仅是尾部模糊匹配，索引不会失效。如果是头部模糊匹配，索引失效。
or连接条件	用 or 分割开的条件， 如果 or 前的条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及的索引都不会被用到。
数据分布影响	就是因为 MySQL 在查询时，会评估使用索引的效率与走全表扫描的效率，如果走全表扫描更快，则放弃索引，走全表扫描。 因为索引是用来索引少量数据的，如果通过索引查询返回大批量的数据，则还不如走全表扫描来的快，此时索引就会失效。

9、SQL提示

优化数据库的操作，是在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的。

分类	定义
use index	建议 MySQL 使用哪一个索引完成此次查询 explain select * from user use index(idx_user_name) where name='phb';
ignore index	忽略指定的索引。 explain select * from user ignore index(idx_user_name) where name='phb';
force index	强制使用索引。 explain select * from user force index(idx_user_name) where name='phb';

10、覆盖索引

覆盖索引是指查询使用了索引，并且需要返回的列，在该索引中已经全部能够找到,减少select *。

11、 索引设计原则

①针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引。

②针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索

③尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高。

④如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引。

⑤尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间， 避免回表，提高查询效率。

⑥要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引结构的代价也就越大，会影响增 删改的效率。

⑦如果索引列不能存储NULL值，请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。