【mysql學習】InnoDB數據結構

原來知道有一些索引失效的條件，最近看了看mysql底層數據結構，明白了爲何會失效 ，記錄之。衆所周知，經常使用的mysql數據引擎有兩種，今天全是以InnoDB爲基礎開啓探索之旅的，另外一種有時間再說吧。

數據頁與數據行

咱們都知道，數據庫數據是存在磁盤中的，不過真正處理數據是在內存中進行的。這就須要從硬盤上不斷地把數據讀到內存中，因爲內存和磁盤速度差了好幾個數量級，因此爲了不頻繁交互帶來的性能問題，mysql一次會多讀取一些，是多少呢？讀一頁。一頁有16KB，也就是說一次讀取通常都是16KB的倍數。頁是硬盤內存交互的基本單位。

咱們平時所說的一條記錄叫數據行，InnoDB有四種不一樣類型的數據行，Compact、Redundant、Dynamic和Compressed。主要介紹下Compact

爲了方便後面說明，建個表：

CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  `age` smallint(3) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=111 DEFAULT CHARSET=utf8;

• 變長字段長度列表：相似於varchar() 這種可變長度，記錄某個屬性的長度，方便快速讀取某屬性的值。長度值是倒敘存放的。
• Null值列表：記錄可爲空的那些值，是否爲空。
  爲了方便說明舉例：

id  name    age
99  haha    (null)

1 表示 這個屬性爲null，0表示這個屬性不爲null。因此name對應着0，age對應着1。因爲是倒敘存放的，因此 Null值列表 這個地方存放的是 10（age,name）；

• 記錄頭信息：
  數據有不少，關鍵的：
  delete_mask：標記該記錄是否被刪除
  record_type：表示當前記錄的類型，0表示普通記錄，1表示B+樹非葉子節點記錄，2表示最小記錄，3表示最大記錄。

接下來就是真實數據了，值得一提的是，還有三個隱藏項：

1. row_id：若是沒有主鍵ID,數據庫會自動生成一個行的標識ID。因此這個值是可選的。
2. transaction_id：事務ID
3. roll_pointer:回滾指針。

頁行關係

如上圖所示，是一張數據頁內部結構。一個16KB的頁，內部存放着不少行，好比說那3條記錄，除此以外，內部存放着兩個特殊的記錄，最小記錄和最大記錄。數據頁內部記錄之間是以單鏈表的形式存放的，頭尾分別是那兩個特殊的記錄。在內存中有不少頁，頁和頁之間是用雙鏈表鏈接的。這樣方便快速定位到數據在哪一頁上。

B+ 索引

聚簇索引

ok，如今知道了數據頁、數據行，和它們之間的數據結構以後，就能夠看看咱們所謂的索引了。正如開頭所說的，這邊只介紹InnoDB的聚簇索引，另外一種搜索引擎，先不提它（嗯，如今甚至連名字都不提）。

聚簇索引，就是說有一顆樹，葉子節點就是真實數據行所構成的數據頁。

通常爲了搜索快一點，咱們主鍵都是自動生成的（例如我們的User表），因此最下面那層是根據id排序生成的。最底下那層的葉子節點是真實的數據，有4頁，每頁裏面有一個單鏈表，就是咱們的真實數據行。第二行有兩頁，每頁中也是有個數據行構成的單鏈表，這是的數據行只包含了頁碼（最底下那層某頁）、某頁最大id，因而可知，第二行比最底下那行頁數少了不少不少。就這樣，一層一層的抽取，必定會有一個所謂的跟頁。咱們搜索數據就是從跟頁開始的，一層一層往下找的。因爲一個數據頁能夠存放16KB數據，因此三四層的樹狀圖就已經能存放不少不少數據了，因此不要擔憂樹會很深。再強調一下，頁內是單鏈表，同層的頁和頁之間是雙鏈表。

二級索引

上面那是以主鍵爲搜索條件的索引，通常這棵樹是自動生成的。

咱們每每還會本身創建索引，好比給age添加索引。與聚簇索引相似，只不過葉子節點存的不是全部數據（而且根據age大小排序），而是存的該age屬性和主鍵id，非葉子節點寸的是頁碼和下面那層某頁最大的age值。這樣，你肯定了要搜的是哪些主鍵，還要回表（拿着這些主鍵回去聚簇索引找）去查詢真實的數據。這邊腦洞一下，即便你給age建立了索引，真正執行的時候，也不必定是經過查看二級索引，再回表的方式查數據（好比說經過二級索引搜索出來的是全部的id，再回表查詢，得不償失啊，還不如直接從聚簇索引直接去搜呢）。也可能根據聚簇索引直接搜索。具體採用哪一種方式mysql本身會評估。

聯合索引

還有種特殊的二級索引，聯合索引，好比說給（name、age）添加聯合索引，底層數據結構和普通二級索引沒什麼區別，只不過葉子節點存的不是全部數據（而且先根據name大小排序，name相同的狀況下再根據age排序），而是存的該name、age屬性和主鍵id，非葉子節點寸的是頁碼和下面那層某頁最大的name值。因此若是搜索條件只有age，沒有name的話，聯合索引會失效，因此要遵循最左原則。