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MySQL存储引擎MyISAM和InnoDB底层索引结构

Java面试百分百 2021-05-17
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一、存储引擎作用于什么对象
存储引擎是作用在表上的,而不是数据库。

二、MyISAM和InnoDB对索引和数据的存储在磁盘上是如何体现的
先来看下面创建的两张表信息,role表使用的存储引擎是MyISAM,而user使用的是InnoDB:

再来看下两张表在磁盘中的索引文件和数据文件:

1. role表有三个文件,对应如下:

        role.frm:表结构文件
    role.MYD:数据文件(MyISAM Data
    role.MYI:索引文件(MyISAM Index


    2. user表有两个文件,对应如下:

          user.frm:表结构文件
      user.ibd:索引和数据文件(InnoDB Data

      也由于两种引擎对索引和数据的存储方式的不同,我们也称MyISAM的索引为非聚集索引,InnoDB的索引为聚集索引。

       
      三、MyISAM主键索引与辅助索引的结构
      我们先列举一部分数据出来分析,如下:

      上面已经说明了MyISAM引擎的索引文件和数据文件是分离的,我们接着看一下下面两种索引结构异同。
      1. 主键索引:
      上一篇文章已经介绍过数据库索引是采用B+Tree存储,并且只在叶子节点存储数据,在MyISAM引擎中叶子结点存储的数据其实是索引和数据的文件指针两类。

      如下图中我们以Col1列作为主键建立索引,对应的叶子结点储存形式可以看一下表格。


      通过索引查找数据的流程:先从索引文件中查找到索引节点,从中拿到数据的文件指针,再到数据文件中通过文件指针定位了具体的数据。


      2. 辅助(非主键)索引:
      以Col2列建立索引,得到的辅助索引结构跟上面的主键索引的结构是相同的。

       
      四、InnoDB主键索引与辅助索引的结构
      1. 主键索引:
      我们已经知道InnoDB索引是聚集索引,它的索引和数据是存入同一个.idb文件中的,因此它的索引结构是在同一个树节点中同时存放索引和数据,如下图中最底层的叶子节点有三行数据,对应于数据表中的Col1、Col2、Col3数据项。

      2. 辅助(非主键)索引:
      这次我们以数据表中的Col3列的字符串数据建立辅助索引,它的索引结构跟主键索引的结构有很大差别,我们来看下面的图:

      在最底层的叶子结点有两行数据,第一行的字符串是辅助索引,按照ASCII码进行排序,第二行的整数是主键的值。

      五、InnoDB索引结构需要注意的点
      1. 数据文件本身就是索引文件

      2. 表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构文件

      3. 聚集索引中叶节点包含了完整的数据记录

      4. InnoDB表必须要有主键,并且推荐使用整型自增主键

      正如我们上面介绍InnoDB存储结构,索引与数据是共同存储的,不管是主键索引还是辅助索引,在查找时都是通过先查找到索引节点才能拿到相对应的数据,如果我们在设计表结构时没有显式指定索引列的话,MySQL会从表中选择数据不重复的列建立索引,如果没有符合的列,则MySQL自动为InnoDB表生成一个隐含字段作为主键,并且这个字段长度为6个字节,类型为整型。

      那为什么推荐使用整型自增主键而不是选择UUID?
      1、UUID是字符串,比整型消耗更多的存储空间;
      2、在B+树中进行查找时需要跟经过的节点值比较大小,整型数据的比较运算比字符串更快速;自增的整型索引在磁盘中会连续存储,在读取一页数据时也是连续;

      3、UUID是随机产生的,读取的上下两行数据存储是分散的,不适合执行where id > 5 && id < 20的条件查询语句。
      4、在插入或删除数据时,整型自增主键会在叶子结点的末尾建立新的叶子节点,不会破坏左侧子树的结构;UUID主键很容易出现这样的情况,B+树为了维持自身的特性,有可能会进行结构的重构,消耗更多的时间。

      5、为什么非主键索引结构叶子节点存储的是主键值?

      保证数据一致性和节省存储空间,可以这么理解:商城系统订单表会存储一个用户ID作为关联外键,而不推荐存储完整的用户信息,因为当我们用户表中的信息(真实名称、手机号、收货地址···)修改后,不需要再次维护订单表的用户数据,同时也节省了存储空间。

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