Mysql InnoDB引擎的索引与存储结构详解

前言

在Oracle 和SQL Server等数据库中只有一种存储引擎，所有数据存储管理机制都是一样的。

而MySql数据库提供了多种存储引擎。用户可以根据不同的需求为数据表选择不同的存储引擎，用户也可以根据自己的需要编写自己的存储引擎。

MySQL主要存储引擎的区别

MySQL默认的存储引擎是MyISAM，其他常用的就是InnoDB，另外还有MERGE、MEMORY(HEAP)等。

主要的几个存储引擎

MyISAM管理非事务表，提供高速存储和检索，以及全文搜索能力。

MyISAM是Mysql的默认存储引擎。当create创建新表时，未指定新表的存储引擎时，默认使用MyISAM。每个MyISAM在磁盘上存储成三个文件。文件名都和表名相同，扩展名分别是.frm（存储表定义）、.MYD (MYData，存储数据)、.MYI (MYIndex，存储索引)。数据文件和索引文件可以放置在不同的目录，平均分布io，获得更快的速度。

InnoDB存储引擎用于事务处理应用程序，具有众多特性，包括ACID事务支持，提供了具有提交、回滚和崩溃恢复能力的事务安全。但是对比MyISAM存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。

Memory将所有数据保存在内存中，可以应用于临时表中在需要快速查找引用和其他类似数据的环境下，可提供极快的访问。Memory使用哈希索引，所以数据的存取速度非常快。

Merge允许MySQL DBA或开发人员将一系列等同的MyISAM表以逻辑方式组合在一起，并作为1个对象引用它们。对于诸如数据仓储等VLDB环境十分适合。

不同存储引擎的横向对比 

特点 MyISAM BDB Memory InnoDB 存储限制 没有 没有 有 64TB 事务安全   支持   支持 锁机制 表锁 页锁 表锁 行锁 B树索引 支持 支持 支持 支持 哈希索引     支持 支持 全文索引 支持       集群索引       支持 数据缓存     支持 支持 索引缓存 支持   支持 支持 数据可压缩 支持       空间使用 低 低 N/A 高 内存使用 低 低 中等 高 批量插入的速度 高 高 高 低 支持外键       支持

查看和配置存储引擎的操作

1.用show engines; 命令可以显示当前数据库支持的存储引擎情况；

2.要查看表的定义结构等信息可以使用以下几种命令：

Desc[ribe] tablename; //查看数据表的结构
Show create table tablename; //显示表的创建语句，可以查看创建表时指定的ENGINE
show table status like ‘tablename'\G显示表的当前状态值

3.设置或修改表的存储引擎

创建数据库表时设置存储存储引擎的基本语法是：

Create table tableName(
columnName(列名1) type(数据类型) attri(属性设置),
columnName(列名2) type(数据类型) attri(属性设置),
……..) engine = engineName

修改存储引擎，可以用命令

Alter table tableName engine =engineName

对于整个服务器或方案，你并不一定要使用相同的存储引擎，可以为方案中的每个表使用不同的存储引擎。

InnoDB的存储结构

InnoDB使用页面存储结构，下面是InnoDB的表空间结构图：

Page页面存储格式如下图所示：

一个页面的存储由以下几部分组成：

1. 页头（Page Header）：记录页面的控制信息，共占150字节，包括页的左右兄弟页面指针、页面空间使用情况等，页头的详细说明会在下一篇中描述。
2. 最小虚记录、最大虚记录：两个固定位置存储的虚记录，本身并不存储数据。最小虚记录比任何记录都小，而最大虚记录比任何记录都大。
3. 记录堆（record heap）：指上图的橙黄色部分。表示页面已分配的记录空间，也是索引数据的真正存储区域。记录堆分为两种，即有效记录和已删除记录。有效记录就是索引正常使用的记录，而已删除记录表示索引已经删除，不在使用的记录，如上图的深蓝色部分。随着记录的更新和删除越来越频繁，记录堆中已删除记录将会越多，即会出现越来越多的空洞（碎片）。这些已删除记录连接起来，就会成为页面的自由空间链表。
4. 未分配空间：指页面未使用的存储空间，随着页面不断使用，未分配空间将会越来越小。当新插入一条记录时，首先尝试从自由空间链表中获得合适的存储位置（空间足够），如果没有满足的，就会在未分配空间中申请。
5. slot区：slot是一些页面有效记录的指针，每个slot占两个字节，存储了记录相对页面首地址的偏移。如果页面有n条有效记录，那么slot的数量就在n/8+2~n/4+2之间。下一节详细介绍slot区，它是记录页面有序和二分查找的关键。
6. 页尾（Page Tailer）：页面最后部分，占8个字节，主要存储页面的校验信息。

页面中的页头，最大/最小虚记录以及页尾都是页面中有固定的存储位置。

InnoDB的索引结构

InnoDB使用B+Tree的方式存储索引。

Innodb的一个表可能包含多个索引，每个索引都使用B+树来存储。而索引包括聚集索引和二级索引，聚集索引使用表的主键作为索引键，包含表的所有字段。二级索引只包含索引键和聚集索引键（主键）的内容，不包括其他字段。每一个索引都是一棵B+树，每棵B+树由很多页面组成，而每个页面大小一般为16K。从B+树的组织结构来看，B树的页面可分为：

叶子节点：B树层次为0的页面，存储记录的所有内容。
非叶子节点：B树层次大于0的页面，只存储索引键和页面指针。

一棵典型的B+树结构：

从上图可知，相同层次的页面是用一个双向链表连接起来的。

一般情况下，从B+树的最左边叶子节点开始，一直向右扫描，就可以得到B+树的从小到大的所有数据。因此，对于叶子节点，有如下特征：

页内数据是按索引键排序的。

页面的任一记录的索引键值不小于其左兄弟页面的任何记录。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。