MyISAM与InnoDB索引原理剖析

MySQL索引实现

      注：在读本文之前建议先研读我的前一篇博客，不然一方面本文读起来费力，另一方面只知表象，不明内里。

       在MySQL中，索引属于存储引擎级别的概念，不同存储引擎对索引的实现方式是不同的，本文主要讨论MyISAM和InnoDB两个存储引擎的索引实现方式。

MyISAM索引实现

       MyISAM引擎使用B+Tree作为索引结构，叶节点的data域存放的是数据记录的地址。下图是MyISAM索引的原理图：

这里设表一共有三列，假设我们以Col1为主键，则上图是一个MyISAM表的主索引（Primary key）示意。可以看出MyISAM的索引文件仅仅保存数据记录的地址。在MyISAM中，主索引和辅助索引（Secondary key）在结构上没有任何区别，只是主索引要求key是唯一的，而辅助索引的key可以重复。如果我们在Col2上建立一个辅助索引，则此索引的结构如下图所示：

 

       同样也是一颗B+Tree，data域保存数据记录的地址。因此，MyISAM中索引检索的算法为首先按照B+Tree搜索算法搜索索引，如果指定的Key存在，则取出其data域的值，然后以data域的值为地址，读取相应数据记录。

MyISAM的索引方式也叫做“非聚集”的，之所以这么称呼是为了与InnoDB的聚集索引区分。

InnoDB索引实现

       虽然InnoDB也使用B+Tree作为索引结构，但具体实现方式却与MyISAM截然不同。

       第一个重大区别是InnoDB的数据文件本身就是索引文件。从上文知道，MyISAM索引文件和数据文件是分离的，索引文件仅保存数据记录的地址。而在InnoDB中，表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构，这棵树的叶节点data域保存了完整的数据记录。这个索引的key是数据表的主键，因此InnoDB表数据文件本身就是主索引。

 

       上图是InnoDB主索引（同时也是数据文件）的示意图，可以看到叶节点包含了完整的数据记录。这种索引叫做聚集索引。因为InnoDB的数据文件本身要按主键聚集，所以InnoDB要求表必须有主键（MyISAM可以没有），如果没有显式指定，则MySQL系统会自动选择一个可以唯一标识数据记录的列作为主键，如果不存在这种列，则MySQL自动为InnoDB表生成一个隐含字段作为主键，这个字段长度为6个字节，类型为长整形。

       第二个与MyISAM索引的不同是InnoDB的辅助索引data域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说，InnoDB的所有辅助索引都引用主键作为data域。例如，图11为定义在Col3上的一个辅助索引：

       

       这里以英文字符的ASCII码作为比较准则。聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效，但是辅助索引搜索需要检索两遍索引：首先检索辅助索引获得主键，然后用主键到主索引中检索获得记录。

了解不同存储引擎的索引实现方式对于正确使用和优化索引都非常有帮助，例如知道了InnoDB的索引实现后，就很容易明白为什么不建议使用过长的字段作为主键，因为所有辅助索引都引用主索引，过长的主索引会令辅助索引变得过大。再例如，用非单调的字段作为主键在InnoDB中不是个好主意，因为InnoDB数据文件本身是一颗B+Tree，非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持B+Tree的特性而频繁的分裂调整，十分低效，而使用自增字段作为主键则是一个很好的选择。

主键与索引区别：

 

       主键是表中的一个或多个字段，它的值用于惟一地标识表中的某一条记录.;使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，只有当经常查询索引列中的数据时，才需要在表上创建索引。索引占用磁盘空间，并且降低添加、删除和更新行的速度。当然索引也有好处就是查询速度快，它利还是大于弊的所以请慎重使用索引。 

       比如：一个学生表（t_stu ）有1000条数据，给它id列建个主键和索引，你想查询id=1000；的这条信息，如果没有索引，它就一条一条的比对查找，系统运行1000次才找到，要是创建了索引，你查询id=1000的这条信息，系统只运行一次就找到了。

主索引与辅助索引区别：

       主索引与辅助索引是两种索引的方式，比如以InnoDB为例：InnoDB的索引属于聚集索引，就是说表数据文件和索引文件都是同一个，表数据的分布按照主键排序，以B+Tree数据格式存储，InnoDB的数据文件本身要按主键聚集，聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效。但是辅助索引搜索需要检索两遍索引：首先检索辅助索引获得主键（因为辅助索引都是引用主键作为data域，这样辅助索引首先是得到data域的内容也就是得到了主键，而MyISAM的data域中放的是主键的地址不是主键的值），然后用主键到主索引中检索获得记录。

       而MyISAM引擎的索引属于非聚集索引，索引文件跟数据文件是分开的。而索引文件的所指向的是对应数据的物理地址。而MyISAM引擎的索引属于非聚集索引，索引文件跟数据文件是分开的。而索引文件的所指向的是对应数据的物理地址。