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0、导读
InnoDB表的索引有哪些特征,和索引构造规划是如何的
1、InnoDB会萃索引特性
我们明白,InnoDB引擎的会萃索引构造表,必然会有一个会萃索引。
止数据(row data)存储正在会萃索引的叶子节面(除发作overflow的列,拜见 ,前面简称 “前置文”),并且其存储的相对挨次与决于会萃索引的挨次。那里道相对挨次而没有是物理挨次,是由于叶子节面数据页中,止数据的物理挨次战相对挨次能够并非分歧的,放正在前面会讲。
InnoDB会萃索引的挑选前后挨次是如许的:
- 假如有隐式界说的主键(PRIMARY KEY),则会挑选该主键做为会萃索引
- 不然,挑选第一个一切列皆没有许可为NULL的独一索引
- 若前二者皆出有,则InnoDB会挑选内乱置的DB_ROW_ID做为会萃索引,定名为GEN_CLUST_INDEX
出格提示: DB_ROW_ID占用6个字节,每次自删,且是全部真例内乱齐局分派。也便是道,当前真比方果有多个表皆接纳了内乱置的DB_ROW_ID做为会萃索引,则正在那些表插进新数据时,他们的内乱置DB_ROW_ID值并非持续的,而是腾跃的。像上面如许:
- t1表的ROW_ID:1、3、7、10
- t2表的ROW_ID:2、4、5、6、8、9
复造代码 2、InnoDB索引规划
InnoDB默许的索引数据规划接纳B+树(空间索引接纳R树),索引数据存储正在叶子节面。
InnoDB的根本I/O存储单元是数据页(page),一个page默许是16KB。我们正在 前置文 道过,每一个page默许会预留1/16闲暇空间用于后绝数据“变少”更新所需,因而正在最理想的挨次插进形态下,其发生的碎片也起码,这时候候好未几能挖谦15/16的page空间。假如是随机写进的话,则page空间操纵率大要是1/2 ~ 15/16。
当 row_format = DYNAMIC|COMPRESSED 时,索引最多少度为 3072字节,当 row_format = REDUNDANT|COMPACT 时,索引最年夜少度为 767字节。当page size没有是默许的16KB时,最年夜索引少度限定也会随着发作变革。
我们接下去别离考证闭于InnoDB索引的根本规划特性。
起首创立以下测试表:
- [root@yejr.me] [innodb]> CREATE TABLE `t1` (
- `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
- `c1` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '0',
- `c2` varchar(100) NOT NULL,
- `c3` varchar(100) NOT NULL,
- PRIMARY KEY (`id`),
- KEY `c1` (`c1`)
- ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
复造代码 用上面的办法写进10条测试数据: - set @uuid1=uuid(); set @uuid2=uuid();
- insert into t1 select 0, round(rand()*1024),
- @uuid1, concat(@uuid1, @uuid2);
复造代码 看下 t1 表的团体规划: - # 用innodb_ruby东西检察
- [root@yejr.me]# innodb_space -s ibdata1 -T innodb/t1 space-indexes
- id name root fseg fseg_id used allocated fill_factor
- 238 PRIMARY 3 internal 1 1 1 100.00%
- 238 PRIMARY 3 leaf 2 0 0 0.00%
- 239 c1 4 internal 3 1 1 100.00%
- 239 c1 4 leaf 4 0 0 0.0
- # 用innblock东西检察
- [root@yejr.me]# innblock innodb/t1.ibd scan 16
- ...
- ===INDEX_ID:238
- level0 total block is (1)
- block_no: 3,level: 0|*|
- ===INDEX_ID:239
- level0 total block is (1)
- block_no: 4,level: 0|*|
复造代码 能够看到 索引ID索引范例根节面page no索引层下238主键索引(会萃索引)31239帮助索引41 3、InnoDB索引特性考证
3.1 特性1:会萃索引叶子节面存储整止数据
先扫描第3个page,截与此中第一条物理记载的内乱容: - [root@yejr.me]# innodb_space -s ibdata1 -T innodb/t1 -p 3 page-dump
- ...
- records:
- {:format=>:compact,
- :offset=>127,
- :header=>
- {:next=>263,
- :type=>:conventional,
- :heap_number=>2,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>false,
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{"c2"=>36, "c3"=>72},
- :externs=>[],
- :length=>7},
- :next=>263,
- :type=>:clustered,
- #第一条物理记载,id=1
- :key=>[{:name=>"id", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>1}],
- :row=>
- [{:name=>"c1", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>777},
- {:name=>"c2",
- :type=>"VARCHAR(400)",
- :value=>"a1c1a7c7-bda5-11e9-8476-0050568bba82"},
- {:name=>"c3",
- :type=>"VARCHAR(400)",
- :value=>
- "a1c1a7c7-bda5-11e9-8476-0050568bba82a1c1aec5-bda5-11e9-8476-0050568bba82"}],
- :sys=>
- [{:name=>"DB_TRX_ID", :type=>"TRX_ID", :value=>10950},
- {:name=>"DB_ROLL_PTR",
- :type=>"ROLL_PTR",
- :value=>
- {:is_insert=>true,
- :rseg_id=>119,
- :undo_log=>{:page=>469, :offset=>272}}}],
- :length=>129,
- :transaction_id=>10950,
- :roll_pointer=>
- {:is_insert=>true, :rseg_id=>119, :undo_log=>{:page=>469, :offset=>272}}}
复造代码 很较着,几乎是存储了整条数据的内乱容。
会萃索引树的键值(key)是主键索引值(i=10),会萃索引节面值(value)是其他非会萃索引列(c1,c2,c3)和隐露列(DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR)。
劣化倡议1:尽管没有要存储年夜工具数据,使得每一个叶子节面皆能存储更大都据,低落碎片率,进步buffer pool操纵率。此外也能尽管制止发作overflow。
3.2 特性2:会萃索引非叶子节面存储指背子节面的指针
对上里的测试表持续写进新数据,曲到会萃索引树从一层团结成两层。
我们按照旧文 InnoDB表会萃索引层下甚么时分发作变革 里的计较方法,推算出去估计一个叶子节面最多可存储111笔记录,因而正在插进第112笔记录时,便会从一层下度团结成两层下度。经过真测,也几乎是云云。
- [root@yejr.me] [innodb]>select count(*) from t1;
- +----------+
- | count(*) |
- +----------+
- | 112 |
- +----------+
- [root@yejr.me]# innblock innodb/t1.ibd scan 16
- ...
- ===INDEX_ID:238
- level1 total block is (1)
- block_no: 3,level: 1|*|
- level0 total block is (2)
- block_no: 5,level: 0|*|block_no: 6,level: 0|*|
- ...
复造代码 此时能够看到根节面照旧是pageno=3,而叶子节面变成了[5, 6]两个page。由此可知,根节面上该当只要两条物理记载,存储着别离指背pageno=[5, 6]那两个page的指针。
我们剖析下3号page,看看它的详细规划:
- [root@yejr.me]# innodb_space -s ibdata1 -T innodb/t1 -p 3 page-dump
- ...
- records:
- {:format=>:compact,
- :offset=>125,
- :header=>
- {:next=>138,
- :type=>:node_pointer,
- :heap_number=>2,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>true, #第一笔记录是min_key
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{},
- :externs=>[],
- :length=>5},
- :next=>138,
- :type=>:clustered,
- #第一笔记录,只存储key值
- :key=>[{:name=>"id", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>1}],
- :row=>[],
- :sys=>[],
- :child_page_number=>5, #value值是指背的叶子节面pageno=5
- :length=>8} #整笔记录耗损8字节,撤除key值4字节中,指针也需求4字节
- {:format=>:compact,
- :offset=>138,
- :header=>
- {:next=>112,
- :type=>:node_pointer,
- :heap_number=>3,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>false,
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{},
- :externs=>[],
- :length=>5},
- :next=>112,
- :type=>:clustered,
- #第两笔记录,只存储key值
- :key=>[{:name=>"id", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>56}],
- :row=>[],
- :sys=>[],
- :child_page_number=>6, #value值是指背的叶子节面pageno=6
- :length=>8}
复造代码 劣化倡议2: 索引列数据少度越小越好,如许索引树存储服从越下,正在非叶子节面能存储越大都据,延缓索引树层下团结的速率,均匀搜刮服从更下。
3.3 特性3:帮助索引同时会存储主键索引列值
正在帮助索引中,老是同时会存储主键索引(大概道会萃索引)的列值,其感化便是正在对帮助索引扫描时,能够从叶子节面间接获得对应的会萃索引值,并可按照该值回表查询获得止数据(假如需求回表查询的话)。那个特征也被称为Index Extensions(5.6版本以后的劣化器新特征,详睹 Use of Index Extensions)。
此外,正在帮助索引的非叶子节面中,索引记载的key值是索引界说的列值,而对应的value值则是会萃索引列值(简称PKV)。假如帮助索引界说时曾经包罗了部门会萃索引列,则索引记载的value值是已被包罗的余下的会萃索引列值。
创立以下测试表:
- CREATE TABLE `t3` (
- `a` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
- `b` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '0',
- `c` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '',
- `d` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '',
- `e` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '',
- PRIMARY KEY (`a`,`b`),
- KEY `k1` (`c`,`b`)
- ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
复造代码 随机插进一些测试数据: - # 挪用shell剧本写进500条数据
- [root@yejr.me]# cat insert.sh
- #!/bin/bash
- . ~/.bash_profile
- cd /data/perconad
- i=1
- max=500
- while [ $i -le $max ]
- do
- mysql -Smysql.sock -e "insert ignore into t3 select
- rand()*1024, rand()*1024, left(md5(uuid()),20) ,
- left(uuid(),20), left(uuid(),20);" innodb
- i=`expr $i + 1`
- done
- # 实践写进498条数据(此中有2条主键抵触失利)
- [root@yejr.me] [innodb]>select count(*) from t3;
- +----------+
- | count(*) |
- +----------+
- | 498 |
- +----------+
复造代码 剖析数据规划: - # 主键
- [root@test1 perconad]# innodb_space -s ibdata1 -T innodb/t2 space-indexes
- id name root fseg fseg_id used allocated fill_factor
- 245 PRIMARY 3 internal 1 1 1 100.00%
- 245 PRIMARY 3 leaf 2 5 5 100.00%
- 246 k1 4 internal 3 1 1 100.00%
- 246 k1 4 leaf 4 2 2 1
- [root@yejr.me]# innodb_space -s ibdata1 -T innodb/t2 -p 4 page-dump
- ...
- records:
- {:format=>:compact,
- :offset=>126,
- :header=>
- {:next=>164,
- :type=>:node_pointer,
- :heap_number=>2,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>true,
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{"c"=>20},
- :externs=>[],
- :length=>6},
- :next=>164,
- :type=>:secondary,
- :key=>
- [{:name=>"c", :type=>"VARCHAR(80)", :value=>"00a5d42dd56632893b5f"},
- {:name=>"b", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>323}],
- :row=>
- [{:name=>"a", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>310},
- {:name=>"b", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>9}],
- # 此处给剖析成b列的值了,实践上是指背叶子节面的指针,即child_page_number=9
- # b列实在值是323
- :sys=>[],
- :child_page_number=>335544345,
- # 此处剖析禁绝确,实践上是下一笔记录的record header,共6个字节
- :length=>36}
- {:format=>:compact,
- :offset=>164,
- :header=>
- {:next=>112,
- :type=>:node_pointer,
- :heap_number=>3,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>false,
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{"c"=>20},
- :externs=>[],
- :length=>6},
- :next=>112,
- :type=>:secondary,
- :key=>
- [{:name=>"c", :type=>"VARCHAR(80)", :value=>"7458824a39892aa77e1a"},
- {:name=>"b", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>887}],
- :row=>
- [{:name=>"a", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>623},
- {:name=>"b", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>10}],
- # 同上,实际上是child_page_number=10,而非b列的值
- :sys=>[],
- :child_page_number=>0,
- :length=>36} #数据少度16字节
复造代码 趁便道下,帮助索引上出存储TRX_ID, ROLL_PTR那些(他们只存储正在会萃索引上)。
上里用innodb_ruby东西剖析的非叶子节面部门内乱容不敷精确,以是我们用两进造方法翻开数据文件两次供证确认:
- # 此处也能够用 hexdump 东西
- [root@yejr.me]# vim -b path/t3.ibd
- ...
- :%!xxd
- # 找到帮助索引地点的那部门数据
- 0010050: 0002 0272 0000 00e1 0000 0002 01b2 0100 ...r............
- 0010060: 0200 1b69 6e66 696d 756d 0003 000b 0000 ...infimum......
- 0010070: 7375 7072 656d 756d 1410 0011 0026 3030 supremum.....&00
- 0010080: 6135 6434 3264 6435 3636 3332 3839 3362 a5d42dd56632893b
- 0010090: 3566 0000 0143 0000 0136 0000 0009 1400 5f...C...6......
- 00100a0: 0019 ffcc 3734 3538 3832 3461 3339 3839 ....7458824a3989
- 00100b0: 3261 6137 3765 3161 0000 0377 0000 026f 2aa77e1a...w...o
- 00100c0: 0000 000a 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ................
- # 参考page物理构造方法停止剖析,获得上面的成果
- /* 第一笔记录 */
- 1410 0011 0026, record header, 5字节
- 3030 6135 6434 3264 6435 3636 3332 3839 3362 3566,c='00a5d42dd56632893b5f',20B
- 0000 0143, b=323, 4B
- 0000 0136, a=310, 4B
- 0000 0009, child_pageno=9, 4B
- /* 2 */
- 1400 0019 ffcc, record header
- 3734 3538 3832 3461 3339 3839 3261 6137 3765 3161, c='7458824a39892aa77e1a'
- 0000 0377, b=887
- 0000 026f, a=623
- 0000 000a, child_pageno=10
复造代码 如今反过去看,上里用innodb_ruby东西剖析出去的page-dump成果该当是如许的才对(我只拔取一笔记录,请自止比照战之前的不同的地方):
- {:format=>:compact,
- :offset=>164,
- :header=>
- {:next=>112,
- :type=>:node_pointer,
- :heap_number=>3,
- :n_owned=>0,
- :min_rec=>false,
- :deleted=>false,
- :nulls=>[],
- :lengths=>{"c"=>20},
- :externs=>[],
- :length=>6},
- :next=>112,
- :type=>:secondary,
- :key=>
- [{:name=>"c", :type=>"VARCHAR(80)", :value=>"7458824a39892aa77e1a"},
- {:name=>"b", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>887}],
- :row=> [{:name=>"a", :type=>"INT UNSIGNED", :value=>623}],
- :sys=>[],
- :child_page_number=>10,
- :length=>36}
复造代码 能够看到,几乎如前里所道,帮助索引的非叶子节面的value值存储的是会萃索引列值。
劣化倡议3:帮助索引列界说的少度越小越好,界说帮助索引时,出需要隐式的减上会萃索引列(5.6版本以后)。
3.4 特性4:出有可用的会萃索引列时,会利用内乱置的ROW_ID做为会萃索引
创立几个像上面如许的表,使其挑选内乱置的ROW_ID做为会萃索引:
- [root@yejr.me] [innodb]> CREATE TABLE `tn1` (
- `c1` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 0,
- `c2` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 0
- ) ENGINE=InnoDB;
复造代码 轮回对几个表写数据: - insert into tt1 select 1,1;
- insert into tt2 select 1,1;
- insert into tt3 select 1,1;
- insert into tt1 select 2,2;
- insert into tt2 select 2,2;
- insert into tt3 select 2,2;
复造代码 检察 tn1 - tn3 内外的数据(那里因为innodb_ruby东西剖析的成果不准确,以是我改用hexdump去阐发):
- tn1
- 000c060: 0200 1a69 6e66 696d 756d 0003 000b 0000 ...infimum......
- 000c070: 7375 7072 656d 756d 0000 1000 2000 0000 supremum.... ...
- 000c080: 0003 1200 0000 003d f6aa 0000 01d9 0110 .......=........
- 000c090: 0000 0001 0000 0001 0000 18ff d300 0000 ................
- 000c0a0: 0003 1500 0000 003d f9ad 0000 01da 0110 .......=........
- 000c0b0: 0000 0002 0000 0002 0000 0000 0000 0000 ................
- tn2
- 000c060: 0200 1a69 6e66 696d 756d 0003 000b 0000 ...infimum......
- 000c070: 7375 7072 656d 756d 0000 1000 2000 0000 supremum.... ...
- 000c080: 0003 1300 0000 003d f7ab 0000 0122 0110 .......=....."..
- 000c090: 0000 0001 0000 0001 0000 18ff d300 0000 ................
- 000c0a0: 0003 1600 0000 003d feb0 0000 01db 0110 .......=........
- 000c0b0: 0000 0002 0000 0002 0000 0000 0000 0000 ................
- tn3
- 000c060: 0200 1a69 6e66 696d 756d 0003 000b 0000 ...infimum......
- 000c070: 7375 7072 656d 756d 0000 1000 2000 0000 supremum.... ...
- 000c080: 0003 1400 0000 003d f8ac 0000 0123 0110 .......=.....#..
- 000c090: 0000 0001 0000 0001 0000 18ff d300 0000 ................
- 000c0a0: 0003 1700 0000 003e 03b3 0000 012a 0110 .......>.....*..
- 000c0b0: 0000 0002 0000 0002 0000 0000 0000 0000 ................
复造代码 此中表示DB_ROW_ID的值别离是: - tn1
- 0003 12 => (1,1)
- 0003 15 => (2,2)
- tn2
- 0003 13 => (1,1)
- 0003 16 => (2,2)
- tn3
- 0003 14 => (1,1)
- 0003 17 => (2,2)
复造代码 很较着,内乱置的DB_ROW_ID几乎是正在全部真例级别同享自删分派的,而没有是每一个表独享一个DB_ROW_ID序列。
我们能够设想下,假如一个真例中有多个表皆用到那个DB_ROW_ID的话,必将会形成并收恳求的合作/等候。此外也能够会形成主从复造情况下,从库上relay log回放时能够会由于数据扫描机造的成绩形成严峻的复造提早成绩。详情参考 从库数据的查找战参数slave_rows_search_algorithms。
劣化倡议4:自止显现界说可用的会萃索引/主键索引,没有要让InnoDB挑选内乱置的DB_ROW_ID做为会萃索引,制止潜伏的机能丧失。
篇幅曾经有面年夜了,本次的浅析事情便先到那里吧,当前再持续。
4、几面总结
最初针对InnoDB引擎表,总结几条倡议吧。
- 每一个表皆要有隐式主键,最好是自删整型,且出有营业用处
- 不管是主键索引,仍是帮助索引,皆尽量挑选数据范例较小的列
- 界说帮助索引时,出需要隐式减上主键索引列(针对MySQL 5.6以后)
- 止数据越短越好,假如每一个列皆是牢固少的则更好(没有是像VARCHAR如许的可变少度范例)
上述测试情况基于Percona Server 5.7.22: - # MySQL的版本是Percona Server 5.7.22-22,我本人下载源码编译的
- [root@yejr.me#] mysql -Smysql.sock innodb
- ...
- Server version: 5.7.22-22-log Source distribution
- ...
- [root@yejr.me]> \s
- ...
- Server version: 5.7.22-22-log Source distribution
复造代码 Enjoy MySQL :) 延长浏览
- MySQL Manual:Use of Index Extensions
- jcole.us:The physical structure of InnoDB index pages
- jcole.us:B+Tree index structures in InnoDB
- jcole.us:How does InnoDB behave without a Primary Key?
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