MySQL InnoDB索引介绍以及在线添加索引实例分析

引言：MySQL之因此能成为经典，不是没有道理的，B+树足矣！

 

1、索引概念

InnoDB引擎支持三种常见的索引：B+树索引，全文索引和（自适应）哈希索引。B+树索引是传统意义上的索引，构造相似二叉树，从平衡二叉树演化而来，在InnoDB中使用较多，即通常意义上的索引构建都是B+树，因此这里主要介绍B+树索引。

索引是 应用程序设计和开发一个很是重要的方面。通常状况下，索引的添加能够提升查询性能，但也不是索引建立得越多越好，多了也会对性能形成必定的影响。因此找到一个平衡点也是关键。

数据库中的B+树索引能够分为汇集索引（clustered index）和辅助索引（secondary index）。咱们经常使用的主键索引默认就是汇集索引，汇集索引只能是一个，因此其余建立的索引都是辅助索引，辅助索引数量理论上没限制；同时辅助索引也叫作非汇集索引。

2、索引的特色和区别

InnoDB通常索引都是B+树，通常树的高度都在2-4层。从书上描述看，不论是100万行仍是1000万行树的高度也在这个范围。从B+树的构造原理看，应该没毛病。那么查找一个键值的行最多只需2-4次IO，即0.02-0.04秒，速度至关快。

上面已经讲到，不论是汇集索引仍是辅助索引，它们的构造都是B+树；B+树还有一个特色，叶子节点存放全部索引的数据，非叶子节点存放部分数据，通常是部分索引的某个字段。这是它们的相同点，那么他们的区别呢？除了上述说的主键外，还有哪些区别？

最主要的区别是：

汇集索引的叶子节点存放的是整行数据，也就是说若是有汇集索引，那么汇集索引的整棵树存放了全部数据。

而辅助索引的叶子节点存放的只是一行的部分数据，就是说只存放了非汇集索引定义的那一列或者几列的信息。

固然还有其余区别，构造的原则或者说约束等，但我想不是最重要的，在这里就不铺开叙述了。

3、联合索引

 当咱们建立一个普通的索引存在多列时，就是联合索引。

这里单独拿出来说一下，是由于有个很是值得注意的事项。

例如建立以下一条索引，有三列，即联合索引。

create index DevInfoIndex on FilesInfo (CamID, SliceStartTime, SliceStopTime);

当用单个CamID做为条件进行查询时，没有问题，有用到索引。

可是若是用单个SliceStartTime做为条件进行查询时，用explain工具会发现根本没有用到这个索引DevInfoIndex ！

联合索引有最左匹配原则，具体能够分解成如下三条：

 

a.若是不是按照最左开始查找，没法使用索引
b.不能跳过中间列
c.某列使用范围查询，后面的列不能使用索引

以上测试的属于a类状况。

 

4、覆盖索引

若是咱们将上例的第二条语句的*改一下：

 能够发现此次用了索引。type再也不是ALL全表扫描了。这就是覆盖索引。

 定义就是，查询能够从辅助索引中得到，而不须要查询汇集索引中的记录。

那么咱们在索引设计时应尽可能覆盖咱们所需的或者常常用到的字段。而咱们查询语句应尽可能不用*，尽可能只用咱们索引定义的字段。

5、在线添加索引实例分析 

熟悉了上述原理后，我准备在本地测试下在线添加索引。据书中描述MySQL从5.6开始支持在线索引添加OnlineDDL，我机器上版本5.6.27。

1. 首先咱们看下文件列表，注意大小；而当前时间3月6日的上午将近10点。

[root@localhost mysql]# pwd
/var/lib/mysql

[root@localhost mysql]# ll
总用量 197452
-rw-rw---- 1 mysql mysql 56 2月 27 13:28 auto.cnf
-rw-rw---- 1 mysql mysql 79691776 3月 6 09:40 ibdata1
-rw-rw---- 1 mysql mysql 50331648 3月 6 09:40 ib_logfile0
-rw-rw---- 1 mysql mysql 50331648 3月 2 13:20 ib_logfile1
-rw-r----- 1 mysql mysql 29436 2月 27 14:24 localhost.localdomain.err
-rw-rw---- 1 mysql mysql 5 3月 4 17:29 localhost.localdomain.pid
drwx--x--x 3 mysql mysql 4096 3月 2 13:30 mysql
srwxrwxrwx 1 mysql mysql 0 3月 4 17:29 mysql.sock
drwx------ 2 mysql mysql 4096 3月 2 11:37 NVRRecordFiles
drwx------ 2 mysql mysql 4096 2月 27 15:15 performance_schema
[root@localhost mysql]#
[root@localhost mysql]#
[root@localhost mysql]# ll NVRRecordFiles/
总用量 1376
-rw-rw---- 1 mysql mysql 8790 3月 2 11:37 BadFiles.frm
-rw-rw---- 1 mysql mysql 98304 3月 6 09:40 BadFiles.ibd
-rw-rw---- 1 mysql mysql 61 3月 2 11:37 db.opt
-rw-rw---- 1 mysql mysql 9250 3月 2 11:37 FilesInfo.frm
-rw-rw---- 1 mysql mysql 950272 3月 6 09:40 FilesInfo.ibd

.....

 

2. 咱们进入mysql下查测试数据库NVRRecordFiles和测试表FilesInfo的信息。

 查表的索引，除主键目前只有一条索引包括三列：

mysql> show index from NVRRecordFiles.FilesInfo;
+-----------+------------+--------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-----------+------------+--------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| FilesInfo | 0 | PRIMARY | 1 | FileId | A | 1569 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 1 | CamID | A | 60 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 2 | SliceStartTime | A | 1569 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 3 | SliceStopTime | A | 1569 | NULL | NULL | | BTREE | | |
+-----------+------------+--------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
4 rows in set (0.01 sec)

mysql>

而后咱们在查下当前表的长度和索引的长度。

mysql> show table status;
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| Name | Engine | Version | Row_format | Rows | Avg_row_length | Data_length | Max_data_length | Index_length | Data_free | Auto_increment | Create_time | Update_time | Check_time | Collation | Checksum | Create_options | Comment |
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| BadFiles | InnoDB | 10 | Compact | 20 | 819 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| ContinueTransInfo | InnoDB | 10 | Compact | 0 | 0 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| FilesInfo | InnoDB | 10 | Compact | 1569 | 240 | 376832 | 0 | 196608 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |

......
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql>

 

3. 发现运行没问题，从2020-3-2到如今数据和索引长度基本没有变化，由于我测试程序已经进入稳定运行的阶段。

此时，咱们在线添加一条索引，此时约11点。

mysql> ALTER TABLE  FilesInfo ADD INDEX FileNameIndex (FileStartTime, CamID, DiskID, DiskPath, NVRIP, CamID, FileType);

此次我加多了些字段。也能够看出咱们的字段远远不止三个。

而后咱们查下索引，已经出现了。

mysql> show index from FilesInfo;
+-----------+------------+---------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-----------+------------+---------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| FilesInfo | 0 | PRIMARY | 1 | FileId | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 1 | CamID | A | 58 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 2 | SliceStartTime | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | DevInfoIndex | 3 | SliceStopTime | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 1 | FileStartTime | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 2 | DiskID | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 3 | DiskPath | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 4 | NVRIP | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 5 | CamID | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
| FilesInfo | 1 | FileNameIndex | 6 | FileType | A | 1508 | NULL | NULL | | BTREE | | |
+-----------+------------+---------------+--------------+----------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
10 rows in set (0.00 sec)

mysql>

咱们再来一句查询命令：

mysql> explain select FileStartTime, DiskID from FilesInfo where FileStartTime < 1583446613;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------------+---------+------+------+--------------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------------+---------+------+------+--------------------------+
| 1 | SIMPLE | FilesInfo | range | FileNameIndex | FileNameIndex | 4 | NULL | 927 | Using where; Using index |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------------+---------+------+------+--------------------------+
1 row in set (0.02 sec)

mysql>

新加的索引生效了。

那么有多大呢？

此时约11：30

mysql> show table status;
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| Name | Engine | Version | Row_format | Rows | Avg_row_length | Data_length | Max_data_length | Index_length | Data_free | Auto_increment | Create_time | Update_time | Check_time | Collation | Checksum | Create_options | Comment |
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| BadFiles | InnoDB | 10 | Compact | 20 | 819 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| ContinueTransInfo | InnoDB | 10 | Compact | 0 | 0 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| FilesInfo | InnoDB | 10 | Compact | 1569 | 240 | 376832 | 0 | 196608 | 0 | NULL | 2020-03-06 11:04:00 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |

......
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql>

数据没变化，那是能够理解的，为啥索引仍是没变化呢？不是生效了吗？ 嗯。。按书中描述，先放入缓冲，再写到文件中的。并且咱们能够注意到，时间已经在更新了！再等等。

 

4. 中午午休起来，约13：05，再查：

mysql> show table status;
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| Name | Engine | Version | Row_format | Rows | Avg_row_length | Data_length | Max_data_length | Index_length | Data_free | Auto_increment | Create_time | Update_time | Check_time | Collation | Checksum | Create_options | Comment |
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
| BadFiles | InnoDB | 10 | Compact | 20 | 819 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| ContinueTransInfo | InnoDB | 10 | Compact | 0 | 0 | 16384 | 0 | 0 | 0 | NULL | 2020-03-02 11:37:59 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |
| FilesInfo | InnoDB | 10 | Compact | 1507 | 239 | 360448 | 0 | 393216 | 0 | NULL | 2020-03-06 11:04:00 | NULL | NULL | latin1_swedish_ci | NULL | | |

......
+-------------------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+---------------------+-------------+------------+-------------------+----------+----------------+---------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql>

此次咱们能够看到，时间没变了，添加的索引就是11：04分。而大小变了，但是，怎么比全表还大，并且全表怎么稍微变少了。

回答第一个问题：咱们从上面看出，新加的索引有6个字段，能够说原来第一个辅助索引的两倍，而196608 *3=589824，目前的393216 仍是少于这个值。固然两个表的字段加起来小于全表的字段，可是表的存储就不是1+1=2了，还有其余一些信息。

回答第二个问题：全表变少，能够看它的前两项一个数据，1507，也是变小了，这是表示行数。也就是将近减小了60行数据。因此表也相应变小了。

这两个问题偏偏说明了，在线索引建立是须要时间的，测试是真实的数据。

 

这是在线索引添加的整个过程，但愿对你理解索引的原理有所帮助；有问题欢迎讨论。 

 

参考书《MySQL技术内幕InnoDB存储引擎》（第二版）姜承尧著。

 

====================add on 2020.07.31====================

索引及数据类型的使用建议：

 

 联合索引：优于多列独立索引

 索引顺序：选择性高的在前面

 覆盖索引：Key里面包含要查询的数据

 索引排序：索引同时知足查询和排序

  

　数据库字符集使用utf8mb4；

 VARCHAR按实际须要分配长度；

 文本字段建议使用VARCHAR；

 时间字段建议使用long；

 bool字段建议使用tinyint；

 枚举字段建议使用tinyint；

 交易金额建议使用long；

 禁止使用“%”前导的查询；

 禁止在索引列进行数学运算，会致使索引失效；

　　 select * from t1 where id+1 >1121 不会使用索引
　　 select * from t1 where id >1121 - 1 会使用索引

 

 表必须有主键，建议使用业务主键；

 单张表中索引数量不超过5个；

 单个索引字段数不超过5个；

 字符串索引使用前缀索引，前缀长度不超过10个字符；