Mysql InnoDB引擎的索引與存儲結構詳解

前言

在Oracle 和SQL Server等數據庫中只有一種存儲引擎，所有數據存儲管理機制都是一樣的。

而MySql數據庫提供了多種存儲引擎。用戶可以根據不同的需求為數據表選擇不同的存儲引擎，用戶也可以根據自己的需要編寫自己的存儲引擎。

MySQL主要存儲引擎的區別

MySQL默認的存儲引擎是MyISAM，其他常用的就是InnoDB，另外還有MERGE、MEMORY(HEAP)等。

主要的幾個存儲引擎

MyISAM管理非事務表，提供高速存儲和檢索，以及全文搜索能力。

MyISAM是Mysql的默認存儲引擎。當create創建新表時，未指定新表的存儲引擎時，默認使用MyISAM。每個MyISAM在磁盤上存儲成三個文件。文件名都和表名相同，擴展名分別是.frm（存儲表定義）、.MYD (MYData，存儲數據)、.MYI (MYIndex，存儲索引)。數據文件和索引文件可以放置在不同的目錄，平均分布io，獲得更快的速度。

InnoDB存儲引擎用于事務處理應用程序，具有眾多特性，包括ACID事務支持，提供了具有提交、回滾和崩潰恢復能力的事務安全。但是對比MyISAM存儲引擎，InnoDB寫的處理效率差一些并且會占用更多的磁盤空間以保留數據和索引。

Memory將所有數據保存在內存中，可以應用于臨時表中在需要快速查找引用和其他類似數據的環境下，可提供極快的訪問。Memory使用哈希索引，所以數據的存取速度非常快。

Merge允許MySQL DBA或開發人員將一系列等同的MyISAM表以邏輯方式組合在一起，并作為1個對象引用它們。對于諸如數據倉儲等VLDB環境十分適合。

不同存儲引擎的橫向對比 

查看和配置存儲引擎的操作

1.用show engines; 命令可以顯示當前數據庫支持的存儲引擎情況；

2.要查看表的定義結構等信息可以使用以下幾種命令：

Desc[ribe] tablename; //查看數據表的結構
Show create table tablename; //顯示表的創建語句，可以查看創建表時指定的ENGINE
show table status like ‘tablename'\G顯示表的當前狀態值

3.設置或修改表的存儲引擎

創建數據庫表時設置存儲存儲引擎的基本語法是：

Create table tableName(
columnName(列名1) type(數據類型) attri(屬性設置),
columnName(列名2) type(數據類型) attri(屬性設置),
……..) engine = engineName

修改存儲引擎，可以用命令

Alter table tableName engine =engineName

對于整個服務器或方案，你并不一定要使用相同的存儲引擎，可以為方案中的每個表使用不同的存儲引擎。

InnoDB的存儲結構

InnoDB使用頁面存儲結構，下面是InnoDB的表空間結構圖：

Page頁面存儲格式如下圖所示：

一個頁面的存儲由以下幾部分組成：

1. 頁頭（Page Header）：記錄頁面的控制信息，共占150字節，包括頁的左右兄弟頁面指針、頁面空間使用情況等，頁頭的詳細說明會在下一篇中描述。
2. 最小虛記錄、最大虛記錄：兩個固定位置存儲的虛記錄，本身并不存儲數據。最小虛記錄比任何記錄都小，而最大虛記錄比任何記錄都大。
3. 記錄堆（record heap）：指上圖的橙黃色部分。表示頁面已分配的記錄空間，也是索引數據的真正存儲區域。記錄堆分為兩種，即有效記錄和已刪除記錄。有效記錄就是索引正常使用的記錄，而已刪除記錄表示索引已經刪除，不在使用的記錄，如上圖的深藍色部分。隨著記錄的更新和刪除越來越頻繁，記錄堆中已刪除記錄將會越多，即會出現越來越多的空洞（碎片）。這些已刪除記錄連接起來，就會成為頁面的自由空間鏈表。
4. 未分配空間：指頁面未使用的存儲空間，隨著頁面不斷使用，未分配空間將會越來越小。當新插入一條記錄時，首先嘗試從自由空間鏈表中獲得合適的存儲位置（空間足夠），如果沒有滿足的，就會在未分配空間中申請。
5. slot區：slot是一些頁面有效記錄的指針，每個slot占兩個字節，存儲了記錄相對頁面首地址的偏移。如果頁面有n條有效記錄，那么slot的數量就在n/8+2~n/4+2之間。下一節詳細介紹slot區，它是記錄頁面有序和二分查找的關鍵。
6. 頁尾（Page Tailer）：頁面最后部分，占8個字節，主要存儲頁面的校驗信息。

頁面中的頁頭，最大/最小虛記錄以及頁尾都是頁面中有固定的存儲位置。

InnoDB的索引結構

InnoDB使用B+Tree的方式存儲索引。

Innodb的一個表可能包含多個索引，每個索引都使用B+樹來存儲。而索引包括聚集索引和二級索引，聚集索引使用表的主鍵作為索引鍵，包含表的所有字段。二級索引只包含索引鍵和聚集索引鍵（主鍵）的內容，不包括其他字段。每一個索引都是一棵B+樹，每棵B+樹由很多頁面組成，而每個頁面大小一般為16K。從B+樹的組織結構來看，B樹的頁面可分為：

葉子節點：B樹層次為0的頁面，存儲記錄的所有內容。
非葉子節點：B樹層次大于0的頁面，只存儲索引鍵和頁面指針。

一棵典型的B+樹結構：

從上圖可知，相同層次的頁面是用一個雙向鏈表連接起來的。

一般情況下，從B+樹的最左邊葉子節點開始，一直向右掃描，就可以得到B+樹的從小到大的所有數據。因此，對于葉子節點，有如下特征：

頁內數據是按索引鍵排序的。

頁面的任一記錄的索引鍵值不小于其左兄弟頁面的任何記錄。

總結

以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對億速云的支持。