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索引存储结构分类-聚簇索引,非聚簇索引

聚簇索引

        数据库表的索引从数据存储方式上可以分为聚簇索引和非聚簇索引(又叫二级索引)两种。Innodb的聚簇索引在同一个B-Tree中保存了索引列和具体的数据,在聚簇索引中,实际的数据保存在叶子页中,中间的节点页保存指向下一层页面的指针。“聚簇”的意思是数据行被按照一定顺序一个个紧密地排列在一起存储。一个表只能有一个聚簇索引,因为在一个表中数据的存放方式只有一种。

  并且和MyISAM不同,InnoDB的辅助索引数据域存储的也是相应记录主键的值而不是地址,所以当以辅助索引查找时,会先根据辅助索引找到主键,再根据主键索引找到实际的数据。所以Innodb不建议使用过长的主键,否则会使辅助索引变得过大。建议使用自增的字段作为主键,这样B+Tree的每一个结点都会被顺序的填满,而不会频繁的分裂调整,会有效的提升插入数据的效率。

两者区别:

  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,下图为定义在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。聚簇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。
 


聚簇索引的优点

1. 聚簇索引将索引和数据行保存在同一个B-Tree中,查询通过聚簇索引可以直接获取数据,相比非聚簇索引需要第二次查询(非覆盖索引的情况下)效率要高。

2. 聚簇索引对于范围查询的效率很高,因为其数据是按照大小排列的,

聚簇索引的缺点

1. 聚簇索引的更新代价比较高,如果更新了行的聚簇索引列,就需要将数据移动到相应的位置。这可能因为要插入的页已满而导致“页分裂”。

2. 插入速度严重依赖于插入顺序,按照主键进行插入的速度是加载数据到Innodb中的最快方式。如果不是按照主键插入,最好在加载完成后使用OPTIMIZE TABLE命令重新组织一下表。

3. 聚簇索引在插入新行和更新主键时,可能导致“页分裂”问题。

4. 聚簇索引可能导致全表扫描速度变慢,因为可能需要加载物理上相隔较远的页到内存中(需要耗时的磁盘寻道操作)。

非聚簇索引

     非聚簇索引,又叫二级索引。二级索引的叶子节点中保存的不是指向行的物理指针,而是行的主键值。当通过二级索引查找行,存储引擎需要在二级索引中找到相应的叶子节点,获得行的主键值,然后使用主键去聚簇索引中查找数据行,这需要两次B-Tree查找。


总结

  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(可能是指“非递增”的意思)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(可能是指“非递增”的意思)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。