Mysql InnoDB引擎的索引與儲存結構詳解
前言
在Oracle 和SQL Server等資料庫中只有一種儲存引擎，所有資料儲存管理機制都是一樣的。
而MySql資料庫提供了多種儲存引擎。使用者可以根據不同的需求為資料表選擇不同的儲存引擎，使用者也可以根據自己的需要編寫自己的儲存引擎。
MySQL主要儲存引擎的區別
MySQL預設的儲存引擎是MyISAM，其他常用的就是InnoDB，另外還有MERGE、MEMORY(HEAP)等。
主要的幾個儲存引擎
MyISAM管理非事務表，提供高速儲存和檢索，以及全文搜尋能力。
MyISAM是Mysql的預設儲存引擎。當create建立新表時，未指定新表的儲存引擎時，預設使用MyISAM。每個MyISAM在磁碟上儲存成三個檔案。檔名都和表名相同，副檔名分別是.frm（儲存表定義）、.MYD (MYData，儲存資料)、.MYI (MYIndex，儲存索引)。資料檔案和索引檔案可以放置在不同的目錄，平均分佈io，獲得更快的速度。
InnoDB儲存引擎用於事務處理應用程式，具有眾多特性，包括ACID事務支援，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儲存引擎，InnoDB寫的處理效率差一些並且會佔用更多的磁碟空間以保留資料和索引。
Memory將所有資料儲存在記憶體中，可以應用於臨時表中在需要快速查詢引用和其他類似資料的環境下，可提供極快的訪問。Memory使用雜湊索引，所以資料的存取速度非常快。
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，並作為1個物件引用它們。對於諸如資料倉儲等VLDB環境十分適合。
不同儲存引擎的橫向對比
| 特點 | MyISAM | BDB | Memory | InnoDB |
|---|---|---|---|---|
| 儲存限制 | 沒有 | 沒有 | 有 | 64TB |
| 事務安全 | 支援 | 支援 | ||
| 鎖機制 | 表鎖 | 頁鎖 | 表鎖 | 行鎖 |
| B樹索引 | 支援 | 支援 | 支援 | 支援 |
| 雜湊索引 | 支援 | 支援 | ||
| 全文索引 | 支援 | |||
| 叢集索引 | 支援 | |||
| 資料快取 | 支援 | 支援 | ||
| 索引快取 | 支援 | 支援 | 支援 | |
| 資料可壓縮 | 支援 | |||
| 空間使用 | 低 | 低 | N/A | 高 |
| 記憶體使用 | 低 | 低 | 中等 | 高 |
| 批量插入的速度 | 高 | 高 | 高 | 低 |
| 支援外來鍵 | 支援 |
檢視和配置儲存引擎的操作
1.用show engines; 命令可以顯示當前資料庫支援的儲存引擎情況；
2.要查看錶的定義結構等資訊可以使用以下幾種命令：
Desc[ribe] tablename; //檢視資料表的結構 Show create table tablename; //顯示錶的建立語句，可以檢視建立表時指定的ENGINE show table status like ‘tablename'\G顯示錶的當前狀態值
3.設定或修改表的儲存引擎
建立資料庫表時設定儲存儲存引擎的基本語法是：
Create table tableName( columnName(列名1) type(資料型別) attri(屬性設定),columnName(列名2) type(資料型別) attri(屬性設定),……..) engine = engineName
修改儲存引擎，可以用命令
Alter table tableName engine =engineName
對於整個伺服器或方案，你並不一定要使用相同的儲存引擎，可以為方案中的每個表使用不同的儲存引擎。
InnoDB的儲存結構
InnoDB使用頁面儲存結構，下面是InnoDB的表空間結構圖：
Page頁面儲存格式如下圖所示：
一個頁面的儲存由以下幾部分組成：
- 頁頭（Page Header）：記錄頁面的控制資訊，共佔150位元組，包括頁的左右兄弟頁面指標、頁面空間使用情況等，頁頭的詳細說明會在下一篇中描述。
- 最小虛記錄、最大虛記錄：兩個固定位置儲存的虛記錄，本身並不儲存資料。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。
- 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，也是索引資料的真正儲存區域。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）。這些已刪除記錄連線起來，就會成為頁面的自由空間連結串列。
- 未分配空間：指頁面未使用的儲存空間，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，首先嚐試從自由空間連結串列中獲得合適的儲存位置（空間足夠），如果沒有滿足的，就會在未分配空間中申請。
- slot區：slot是一些頁面有效記錄的指標，每個slot佔兩個位元組，儲存了記錄相對頁面首地址的偏移。如果頁面有n條有效記錄，那麼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詢的關鍵。
- 頁尾（Page Tailer）：頁面最後部分，佔8個位元組，主要儲存頁面的校驗資訊。
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儲存位置。
InnoDB的索引結構
InnoDB使用B+Tree的方式儲存索引。
Innodb的一個表可能包含多個索引，每個索引都使用B+樹來儲存。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，包含表的所有欄位。二級索引只包含索引鍵和聚集索引鍵（主鍵）的內容，不包括其他欄位。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，儲存記錄的所有內容。
非葉子節點：B樹層次大於0的頁面，只儲存索引鍵和頁面指標。
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連結串列連線起來的。
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資料。因此，對於葉子節點，有如下特徵：
頁內資料是按索引鍵排序的。
頁面的任一記錄的索引鍵值不小於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，謝謝大家對我們的支援。