详解MySQL|实例详解如何构建InnoDB 的排序索引

发布时间:2020-04-28 浏览次数:182

从 MySQL 5.7 开始,开发人员改变了 InnoDB 构建二级索引的方式,采用自下而上的方法,而不是早期版本中自上而下的方法了。在这篇文章中,我们将通过一个示例来说明如何构建 InnoDB 索引。最后,我将解释如何通过为 innodb_fill_factor 设置更合适的值。

索引构建过程

在有数据的表上构建索引,InnoDB 中有以下几个阶段:

1.读取阶段(从聚簇索引读取并构建二级索引条目)2.合并排序阶段3.插入阶段(将排序记录插入二级索引)

在 5.6 版本之前,MySQL 通过一次插入一条记录来构建二级索引。这是一种“自上而下”的方法。搜索插入位置从树的根部(顶部)开始并达到叶页(底部)。该记录插入光标指向的叶页上。在查找插入位置和进行业面拆分和合并方面开销很大。从MySQL 5.7开始,添加索引期间的插入阶段使用“排序索引构建”,也称为“批量索引加载”。在这种方法中,索引是“自下而上”构建的。即叶页(底部)首先构建,然后非叶级别直到根(顶部)。

示例

在这些情况下使用排序的索引构建:

  • ALTER TABLE t1 ADD INDEX(or CREATE INDEX)

  • ALTER TABLE t1 ADD FULLTEXT INDEX

  • ALTER TABLE t1 ADD COLUMN, ALGORITHM = INPLACE

  • OPIMIZE t1

对于最后两个用例,ALTER 会创建一个中间表。中间表索引(主要和次要)使用“排序索引构建”构建。

算法

  1. 在 0 级别创建页,还要为此页创建一个游标

  2. 使用 0 级别处的游标插入页面,直到填满

  3. 页面填满后,创建一个兄弟页(不要插入到兄弟页)

  4. 为当前的整页创建节点指针(子页中的最小键,子页码),并将节点指针插入上一级(父页)

  5. 在较高级别,检查游标是否已定位。如果没有,请为该级别创建父页和游标

  6. 在父页插入节点指针

  7. 如果父页已填满,请重复步骤 3, 4, 5, 6

  8. 现在插入兄弟页并使游标指向兄弟页

  9. 在所有插入的末尾,每个级别的游标指向最右边的页。提交所有游标(意味着提交修改页面的迷你事务,释放所有锁存器)

为简单起见,上述算法跳过了有关压缩页和 BLOB(外部存储的 BLOB)处理的细节。

通过自下而上的方式构建索引

为简单起见,假设子页和非子页中允许的 最大记录数为 3

CREATE TABLE t1 (a INT PRIMARY KEY, b INT, c BLOB);INSERT INTO t1 VALUES (1, 11, 'hello111');INSERT INTO t1 VALUES (2, 22, 'hello222');INSERT INTO t1 VALUES (3, 33, 'hello333');INSERT INTO t1 VALUES (4, 44, 'hello444');INSERT INTO t1 VALUES (5, 55, 'hello555');INSERT INTO t1 VALUES (6, 66, 'hello666');INSERT INTO t1 VALUES (7, 77, 'hello777');INSERT INTO t1 VALUES (8, 88, 'hello888');INSERT INTO t1 VALUES (9, 99, 'hello999');INSERT INTO t1 VALUES (10, 1010, 'hello101010');ALTER TABLE t1 ADD INDEX k1(b);

InnoDB 将主键字段追加到二级索引。二级索引 k1 的记录格式为(b, a)。在排序阶段完成后,记录为:

(11,1), (22,2), (33,3), (44,4), (55,5), (66,6), (77,7), (88,8), (99,9), (1010, 10)

初始插入阶段

让我们从记录 (11,1) 开始。

  1. 在 0 级别(叶级别)创建页

  2. 创建一个到页的游标

  3. 所有插入都将转到此页面,直到它填满了

详解MySQL|实例详解如何构建InnoDB 的排序索引-爱可生


箭头显示游标当前指向的位置。它目前位于第 5 页,下一个插入将转到此页面。

还有两个空闲插槽,因此插入记录 (22,2) 和 (33,3) 非常简单

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对于下一条记录 (44,4),页码 5 已满(前面提到的假设最大记录数为 3)。这就是步骤。

页填充时的索引构建

  1. 创建一个兄弟页,页码 6

  2. 不要插入兄弟页

  3. 在游标处提交页面,即迷你事务提交,释放锁存器等

  4. 作为提交的一部分,创建节点指针并将其插入到 【当前级别 + 1】 的父页面中(即在 1 级别)

  5. 节点指针的格式 (子页面中的最小键,子页码) 。第 5 页的最小键是 (11,1) 。在父级别插入记录 ((11,1),5)。

  6. 1 级别的父页尚不存在,MySQL 创建页码 7 和指向页码 7 的游标。

  7. 将 ((11,1),5) 插入第 7 页

  8. 现在,返回到 0 级并创建从第 5 页到第 6 页的链接,反之亦然

  9. 0 级别的游标现在指向兄弟页,页码为 6

  10. 将 (44,4) 插入第 6 页

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下一个插入 - (55,5) 和 (66,6) - 很简单,它们转到第 6 页。

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插入记录 (77,7) 类似于 (44,4),除了父页面 (页面编号 7) 已经存在并且它有两个以上记录的空间。首先将节点指针 ((44,4),8) 插入第 7 页,然后将 (77,7) 记录到同级 8 页中。

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插入记录 (88,8) 和 (99,9) 很简单,因为第 8 页有两个空闲插槽。

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下一个插入 (1010,10) 。将节点指针 ((77,7),8) 插入 1级别的父页(页码 7)。

MySQL 在 0 级创建同级页码 9。将记录 (1010,10) 插入第 9 页并将光标更改为此页面。

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以此类推。在上面的示例中,数据库在 0 级别提交到第 9 页,在 1 级别提交到第 7 页。

我们现在有了一个完整的 B+-tree 索引,它是自下至上构建的!

索引填充因子

全局变量 innodb_fill_factor 用于设置插入 B-tree 页中的空间量。默认值为 100,表示使用整个业面(不包括页眉)。聚簇索引具有 innodb_fill_factor=100 的免除项。 在这种情况下,聚簇索引也空间的 1 /16 保持空闲。即 6.25% 的空间用于未来的 DML。

值 80 意味着 MySQL 使用了 80% 的页空间填充,预留 20% 于未来的更新。

如果 innodb_fill_factor=100 则没有剩余空间供未来插入二级索引。如果在添加索引后,期望表上有更多的 DML,则可能导致业面拆分并再次合并。在这种情况下,建议使用 80-90 之间的值。此变量还会影响使用 OPTIMIZE TABLE 和 ALTER TABLE DROP COLUMN, ALGOITHM=INPLACE 重新创建的索引。

也不应该设置太低的值,例如低于 50。因为索引会占用浪费更多的磁盘空间,值较低时,索引中的页数较多,索引统计信息的采样可能不是最佳的。优化器可以选择具有次优统计信息的错误查询计划。

排序索引构建的优点

  1. 没有页面拆分(不包括压缩表)和合并

  2. 没有重复搜索插入位置

  3. 插入不会被重做记录(页分配除外),因此重做日志子系统的压力较小

缺点

ALTER 正在进行时,插入性能降低 Bug#82940,但在后续版本中计划修复。

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