※ 树的每个结点都会存储数据
※ 单次查询不一定要遍历到树的根部,平均查询时间会比较快
※ 非叶子节点不存储数据,只存储(冗余)索引,索引包含主键和指针
※ 叶子节点才真正存储数据
※ 每个叶子节点互相链表相连,保证了范围查询的时效性(页之间用双向链表连接,数据间用单项链表链接)
InnoDB最小存储单位是页,叶子节点和非叶子节点最小单位都是页,页大小Mysql 默认设定16384字节,约为16KB。
我们假设主键ID为bigint类型,长度为8字节,而指针大小在InnoDB源码中设置为6字节,这样一共14字节
我们一个页中能存放多少这样的索引元素,其实就代表有多少指针,即16384/14=1170
高度为2的B+树能存放1170×16=18720
高度为3的B+树能存放1170×1170×16 = 21902400
InnoDB中B+树高度一般为1-3层,它就能满足千万级的数据存储。
在查找数据时一次页的查找代表一次IO,所以通过主键索引查询通常只需要1-3次IO *** 作即可查找到数据。
前缀索引顾名思义,定义字符串的一部分当做索引,而不是把整个字符串当做索引。默认地,如果你创建索引的语句不指定前缀长度,那么索引就会包含整个字符串。
假设一张表有 id,name,email 2个字段
1.创建email列的普通索引应该是: alter table T add index idx_email1( email )
2.前缀索引的创建规则为: alter table table T add index idx_email2( email(6) )
当然第一索引包含是的整个字符串,第二个是该字段前6个字节(注意是字节)
对于这2中索引,B+树怎么存储呢?
INSERT INTO T (email) VALUES ('瞎子','zhangsh1234@163.com'), ('剑圣','lisi1998883@163.com'), ('露娜','zhangssxyz@163.com'), ('李白','zhangsy1998@163.com'), ('韩信','zhaq5481993@163.com'), ('百里玄策','hhaq5481993@163.com')
【谁还不是个野王啊】
普通索引存储为:
是的你没看错,前缀索引那颗树上的存储的是email的前6位字节,也就是你创建前缀索引时指定的前缀字节长度。2种树相比,前缀索引存储了更少的数据,那么他所耗费的空间也就相比较少,这正是他的一个优点。同样的也就相对的增加了扫描行数。
什么增加了扫描行数???? 这是为什么呢?
那么小朋友咱们一起来看下吧。
假设SQL如此这般: select id,name,email from T where email = 'zhangsh1234@163.com'
那么这2个SQL,应该怎么 *** 作呢。
idx_email1:
2.到主键上查到主键为ID1的,判断email值是否正确【为什么判断呢,其实我理解是为了二次判断保证数据一致性吧,比较官方的解释尚未找到】,正确放入结果集
3.取 idx_email1 索引树上刚刚查到的位置的下一条记录,如此往复。
循环过程中,需要回主键取1次数据,所以系统可以认为只扫描了一行【1次是数第一棵树数出来的】
idx_email2:
1.从 索引数上找到满足索引值为 'zhangs'的该记录,取得 ID1的值
2.到主键上查到主键值是 ID1 的行,判断出 email 的值是’ zhangsh1234@xxx.com ’,这行记录放入结果集【不是要的值,丢弃,进行下一步】
3.取 idx_email2 上刚刚查到的位置的下一条记录,重复以上步骤
在这个过程中,要回主键索引取 3 次数据,也就是扫描了 3 行。通过这个对比,你很容易就可以发现,使用前缀索引后,可能会导致查询语句读数据的次数变多。
但是,对于这个查询语句来说,如果你定义的 idx_email2 不是 email(6) 而是 email(8),也就是说取 email 字段的前 8 个字节来构建索引的话,即满足前缀’zhangsh’的记录只有一个,也能够直接查到 ID1,只扫描一行就结束了。也就是说使用前缀索引,定义好长度,就可以做到既节省空间,又不用额外增加太多的查询成本。
那么问题来了,到底定义多长才算是合理呢?
一般的定义原则是 count(distinct(columnName))/count(*) ,当前缀索引【count(distinct(columnName(length))),length是你想要创建列的前缀字节长度】越接近此值越好,当有多个前缀字节都一样且都等于这个值时怎么选择呢,当然是 字节越少越好了哈,字节越少越省空间。索引选取的越长,占用的磁盘空间就越大,相同的数据页能放下的索引值就越少,搜索的效率也就会越低。
count(distinct(columnName(length))) 翻译到SQL 为: count(dictinct(left(colunmName, length)))
前面我们说了使用前缀索引可能会增加扫描行数,这会影响到性能。其实,前缀索引的影响不止如此,我们再看一下另外一个场景。
来呀,上SQL: select id,email from T where email='zhangsh1234@163.com'
如果按照email全字段索引,那么此SQL 是不需要回表的【为什么不需要回表?兄嘚,这个相当于覆盖索引了哈】
那么如果按照前缀索引是否需要回表呢?答案是的。
因为当判断前6个字节相等后,需要拿到id 回表拿到email的全部内容进行比较,如果不相同,丢弃这行,否则加入结果集。
那么有人会问了,我把长度放大点,包含所有字节不就好了吗?
那么此时会有如下问题。
1.当你此时的长度是囊括了全字段,但是系统是不知道的,他还是需要回表再次判断的,去确定前缀索引的定义是否截断了完整信息。
2.此时长度是够了,那么能肯定因为业务日后不会增加长度吗?
3.尽可能的加长长度,还不如直接建立全字段索引呢
综上,使用前缀索引就用不上覆盖索引对查询性能的优化了,这也是你在选择是否使用前缀索引时需要考虑的一个因素。
前面说到的是,可以根据字段前面几个字节进行查询的,那么对于身份z这种,一共 18 位,其中前 6 位是地址码,所以同一个县的人的身份z号前 6 位一般会是相同的。
或许你会说,多弄几个字节不就好吗?那么请问下自己为什么使用前缀索引呢,不就是为了节省空间吗?
那么这么做合适吗? 不合适对吗? 乖~,快去反省下吧
那么采用前缀索引显示是不行的,那么如果用前缀索引怎么办呢,聪明的你应该已经猜到了,采用倒叙存储,然后建立前缀索引。
放到SQL 中就应该是这样的: select field_list from t where id_card = reverse('id_card_string')
当然了,这种逻辑建议放到业务逻辑中实现,而不是放到SQL 中。
按照上述第4节的内容,有人或许会有另一个想法,还倒叙建立前缀索引复杂不,hash索引或者hash字段不香吗?
有人会问了,为什么要在创建一个值来存储hash值呢,如果不存储你知道原值是什么吗? 同时hash算法是有一定重复可能的(hash值碰撞)
【可以了解下partition算法哦:[ https://selfboot.cn/2016/09/01/lost_partition 】。如果重复了,不存储原值,你是无法判断出正确数据的。
注:【hash字段不代表hash索引,hash索引原理正在快马加鞭】,简单说下hash索引,hash索引不需要创建一个值来存储hash值,而是有hasn表来存储【hash值碰撞时,由一个链表来搞定了】,存储的内容为 hash值和每行的行指针 。
说回来啊,跑题了
查询时: select field_list from t where id_card_crc=crc32('id_card_string') and id_card='id_card_string'
不过有个问题相信你也想到了,不管是hash存储值还是hash索引都是不支持范围查询的。
来总结下这2个优缺点吧
1.从占用空间来看呢,倒叙索引不需要额外开辟存储空间,而hash字段需要额外的一个字段,所以从这点上看倒叙索引更胜一筹,NO!并不准确,如果前缀长度过长,那么这2个情况额外的空间也就相差无几了
3.从查询效率上看,使用 hash 字段方式的查询性能相对更稳定一些。因为 crc32 算出来的值虽然有冲突的概率,但是概率非常小,可以认为每次查询的平均扫描行数接近 1。而倒序存储方式毕竟还是用的前缀索引的方式,也就是说还是会增加扫描行数
1.全字段完整索引比较占空间,但是而走覆盖索引
2.前缀索引,节省空间,但会增加扫描 次数 并且不能使用覆盖索引【每次都需回表校验】
3.倒序存储,再创建前缀索引,用于绕过字符串本身前缀的区分度不够的问题。【倒叙方法建立放到业务逻辑中】
4.hash字段索引,相比前缀索引性能较为稳定,但是有额外的存储空间和计算消耗,同时也 不 支持范围查询
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