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什麽是索引及MySQL索引原理和慢查詢優化

索引目的

索引的目的在於提高查詢效率,可以類比字典,如果要查“mysql”這個單詞,我們肯定需要定位到m字母,然後從下往下找到y字母,再找到剩下的sql。如果沒有索引,那麽妳可能需要把所有單詞看壹遍才能找到妳想要的,如果我想找到m開頭的單詞呢?或者ze開頭的單詞呢?是不是覺得如果沒有索引,這個事情根本無法完成?

索引原理

除了詞典,生活中隨處可見索引的例子,如火車站的車次表、圖書的目錄等。它們的原理都是壹樣的,通過不斷的縮小想要獲得數據的範圍來篩選出最終想要的結果,同時把隨機的事件變成順序的事件,也就是我們總是通過同壹種查找方式來鎖定數據。

數據庫也是壹樣,但顯然要復雜許多,因為不僅面臨著等值查詢,還有範圍查詢(>、<、between、in)、模糊查詢(like)、並集查詢(or)等等。數據庫應該選擇怎麽樣的方式來應對所有的問題呢?我們回想字典的例子,能不能把數據分成段,然後分段查詢呢?最簡單的如果1000條數據,1到100分成第壹段,101到200分成第二段,201到300分成第三段……這樣查第250條數據,只要找第三段就可以了,壹下子去除了90%的無效數據。但如果是1千萬的記錄呢,分成幾段比較好?稍有算法基礎的同學會想到搜索樹,其平均復雜度是lgN,具有不錯的查詢性能。但這裏我們忽略了壹個關鍵的問題,復雜度模型是基於每次相同的操作成本來考慮的,數據庫實現比較復雜,數據保存在磁盤上,而為了提高性能,每次又可以把部分數據讀入內存來計算,因為我們知道訪問磁盤的成本大概是訪問內存的十萬倍左右,所以簡單的搜索樹難以滿足復雜的應用場景。

索引的數據結構

前面講了生活中索引的例子,索引的基本原理,數據庫的復雜性,又講了操作系統的相關知識,目的就是讓大家了解,任何壹種數據結構都不是憑空產生的,壹定會有它的背景和使用場景,我們現在總結壹下,我們需要這種數據結構能夠做些什麽,其實很簡單,那就是:每次查找數據時把磁盤IO次數控制在壹個很小的數量級,最好是常數數量級。那麽我們就想到如果壹個高度可控的多路搜索樹是否能滿足需求呢?就這樣,b+樹應運而生。