理解MySQL索引前菜

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1. 数据页的物理结构

数据页是一个非常重要的概念，那在磁盘中是如何存储一个一个的数据页？

大量的数据页是按顺序一页一页存放的，然后两两相邻的数据页之间会采取双向链表的格式互相引用。

图 1-1

在磁盘文件里就是一段数据，大概类似为：

图 1-2

然后每一个数据页会存储一行一行的数据，也就是平时我们在表里插入的一行一行的数据就会存储在数据页里，数据页里的每一行数据都是依照主键大小进行排序存储。同时每一行数据都会有指针指向下一行数据的位置，组成单向链表。

图 1-3

2. 没有索引的前提下，数据库如何根据查询语句搜索数据的？

我们已经知道数据页的大概结构，其实每个数据页里还会有一个页目录。

页目录里面是根据数据行主键存放的一个目录。同时数据行被分散存储到不同的槽位里面，所以，实际上每个数据页的目录里，就是这个页里面每个主键跟所在槽位的映射关系。

图 2-1

注意，槽位里存储的是多行数据行，而不是一行数据行。

假设现在根据主键查询一条数据，此时表里的数据不多，刚好都在一个数据页里。首先把数据页加载到缓存页中，再到页目录里根据主键进行二分查找，通过比较查询主键和页目录主键（槽位里的最小主键），快速定位数据行所在的槽位，然后到槽位里遍历每一行数据，快速找到该主键对应的数据。

如果是非主键查询，没办法根据主键去页目录进行二分法查找，则需要根据数据页的双向链表不停查找，导致全表扫面，效率非常低下。

图 2-2

3. 不断在表中插入数据时，物理存储是如何进行页分裂

首先我们了解到插入的数据，会进入数据页的内部，他们会组成一个单向链表，大概的结构如下：

图 3-1

行类型为2，证明就是最小一行，普通数据行的类型为0，最大数据行类型为3。

当数据越来越多，一个数据页放不下了，就会再搞一个新的数据页来存放，组成一个双向链表。

图 3-2

索引运作的核心基础是，要求后面的数据页的主键大于前面数据页的主键。如果插入数据的主键是自增的，那这个很好保证。

如果不是自增的，就有可能出现后数据页的主键小于前数据页的主键值。

此时就会出现一个页分裂的过程。简单来讲，就是如果发现插入后数据页的主键值比前数据页的主键值要小，就会把主键值大的数据行以到新的数据页，把新插入的主键值较小的移到上一个数据页。

移动前：

图 3-3

移动后：

图 3-4

这样的一个过程就是 页分裂。

注明：

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