Mysql 索引（一）—— 主键索引的底层原理

索引的作用是提升Mysql的检索速度。

• 如果没有索引：若我们要在几百万条记录中找出一个名为“张三”的人，这个时候我们只能逐条遍历记录，直至找到这个人；
• 如果有索引：假设名为“张三”的人所在记录的索引为 999，我们只需要像在目录中查页码一样，很快就可以知道第 999 页大概在哪一个章节。

索引虽然是以插入、更新、删除的速度为代价的，这些写操作增加了大量的IO，但是这些代价带来的就是海量数据的检索速度的提升。

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         目录

1、Mysql 和 磁盘交互的基本单位

2、深入理解一个page

3、理解多个page

3、Mysql 主键索引机制

(1) 整体架构

(2) 增删查改的过程

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1、Mysql 和 磁盘交互的基本单位

假设 Mysql 查询一条记录的时候，不可能仅仅加载一条记录到内存，如果要频繁查询，就会增加和磁盘的IO次数，这样既费时又费力。

为了减少和磁盘IO的次数，Mysql 每次查询会加载 16 KB 到内存，所以 Mysql 和磁盘交互的基本单元是 16 KB。站在Mysql的角度，一个基本单元就是一个 page，每个page中都保存了多条记录，而 Mysql 的一个表格可以由多个page链接而成。

2、深入理解一个page

一个page中保存了多条记录，但是在检索的时候，每进入一个page查询，依然需要逐个遍历，这样看来，检索效率并没有提升多少。

实际上，为了提升单个page的检索效率，每个page除了保存数据库记录外，还会有对应的索引目录。（类似于书本的目录），这样的话我们在查找的时候，其实是根据目录来查询，这样可以减少检索次数，提升检索效率。

假设我们要查询索引为 4 的记录，此时Mysql在查询第一个page中的目录时，

• 查询目录1：指向的是索引为1的记录，下一条指向的是索引为3 的记录，要查找的内容不在此范围，直接跳过
• 查询目录2：指向的是索引为3的记录，下一条指向的是索引为5的记录，要查找的内容在这个范围内，于是进入该目录指向的范围逐个遍历。

3、理解多个page

假设现在有 1000 个page，我们要找某一条记录，最坏的情况下我们要遍历1000个page，我们沿用上面单个page的思路，每100个page做一个目录页，目录中每一条保存的是所指向的page页的最小索引值。

假设我们要查询索引值为4的记录：

• 在第一层目录中查找：第一条符合，第二条不符合，所以索引值为4的记录在第一条记录指向的page中
• 在第二层目录中查找：可以参考上述单个page的检索过程

3、Mysql 主键索引机制

(1) 整体架构

目录页的本质也是页，最底层的页存的是用户数据，而目录页中存的是下一层page的地址。实际上，如果目录页比较多，依然可以采用同样的思路，继续增加一层目录页。最终可以了解到Mysql索引机制使用的数据结构就是 B+ 树。

(2) 增删查改的过程

每次检索的时候，一层一层向下查找，到了最后一层再进入到page页中遍历记录。找到以后，再把记录所在的page一起加载到内存中。（这也就解释了为什么Mysql和磁盘交互的基本单位是一个page）

每次插入或者删除的时候，都是先在内存中操作对应的page页，更新时直接替换原本的page。

无需每一条都去遍历，只需要自上而下，按层遍历，也不需要加载太多无效数据，每次加载数据都会获取到我们需要的数据