SQL优化--主键查询

在上一小节,我们提到,主键顺序插入的性能是要高于乱序插入的。 这一小节,就来介绍一下具体的 原因,然后再分析一下主键又该如何设计。

数据组织方式

在InnoDB存储引擎中,表数据都是根据主键顺序组织存放的,这种存储方式的表称为索引组织表 (index organized table IOT)。

在innoDB中索引分两类,聚集索引和二级索引,聚集索引下挂的是行数据,而二级索引挂的是主键。而默认主键索引就是聚集索引。所以我们表中的数据是按照主键进行顺序存储的

逻辑存储结构

最外面是表空间Tablespace,里面存储的是一个个Segment段,段中存储的是Extent区,而一个区的大小是固定的,是1m。区当中存储的是一个个Page页,页里存储的是Row行,行中存储的就是字段。

在InnoDB引擎中,数据行是记录在逻辑结构 page 页中的,而每一个页的大小是固定的,默认16K,一个区最多包含64个页。 那也就意味着, 一个页中所存储的行也是有限的,如果插入的数据行row在该页存储不小,将会存储 到下一个页中,页与页之间会通过指针连接。

页分裂

页可以为空,也可以填充一半,也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据(如果一行数据过大,会行溢出,而如果只存储一个其实就变成了链表),根据主键排列

主键顺序插入

从磁盘中申请页, 主键顺序插入

第一个页没有满,继续往第一页插入

当第一个也写满之后,再写入第二个页,页与页之间会通过双向指针连接

当第二页写满了,再往第三页写入

主键乱序插入

加入1#,2#页都已经写满了,存放了如图所示的数据

此时再插入id为50的记录,我们来看看会发生什么现象?会再次开启一个页,写入新的页中吗?

不会。因为,索引结构的叶子节点是有顺序的。按照顺序,应该存储在47之后。但是47所在的1#页,已经写满了,存储不了50对应的数据了。 那么此时会开辟一个新的页 3#。然后会将1#页后一半的数据,移动到3#页,然后在3#页,插入50。

移动数据,并插入id为50的数据之后,那么此时,这三个页之间的数据顺序是有问题的。 1#的下一个 页,应该是3#, 3#的下一个页是2#。 所以,此时,需要重新设置链表指针。

上述的这种现象,称之为 "页分裂",是比较耗费性能的操作。

页合并

当删除一行记录时,实际上记录并没有被物理删除,只是记录被标记(flaged)为删除并且它的空间 变得允许被其他记录声明使用。

当页中删除的记录达到 MERGE_THRESHOLD(默认为页的50%),InnoDB会开始寻找最靠近的页(前或后)看看是否可以将两个页合并以优化空间使用。

这个里面所发生的合并页的这个现象,就称之为 "页合并"。

MERGE_THRESHOLD:合并页的阈值,可以自己设置,在创建表或者创建索引时指定。

主键设计原则

满足业务需求的情况下,尽量降低主键的长度。

插入数据时,尽量选择顺序插入,选择使用AUTO_INCREMENT自增主键。

尽量不要使用UUID做主键或者是其他自然主键,如身份证号。

业务操作时,避免对主键的修改。

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