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普通索引和唯一索引,应该怎么选择

张文林 2024-06-19
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正文开始前,先简单介绍一下普通索引和唯一索引的区别

普通索引:INDEX 允许出现相同的索引内容 。

唯一索引:UNIQUE 不可以出现相同的值,可以有NULL值

接下来我们谈谈在不同的业务场景下,应该选择普通索引,还是唯一索引。下表为例

id

k

100

1

200

2

300

3

500

5

600

6

700

7

 

查询过程

 

假设,执行查询语句select id from T where k=5; 这个查询语句在索引树上查找的过程,先是通过B+树从树根开始,按层搜索到叶子节点,

对于普通索引来说,查找到满足条件的第一个记录(5,500)后,需要查找下一个记录,直到碰到第一个不满足k=5条件的记录。

对于唯一索引来说,由于索引定义了唯一性,查找到第一个满足条件的记录后,就会停止继续检索。

那么,这个不同带来的性能差距会有多少呢?答案是微乎其微。

因为innodb的数据是按数据页为单位来读写的,也就是说,当需要读一条记录的时候,并不是将这个记录本身从磁盘读出来,而是以页为单位,将其整体读入内存。(在innodb中,每个数据页的大小默认为16KB。)所以说,当找到k=5的记录时,它所在的数据页就都在内存里了。那么对于普通索引来说,要多做的那一次 “查找和判断下一条记录” 的操作,就只需要一次指针寻找和一次计算。

当然,如果k=5这个记录刚好是这个数据页的最后一个记录,那么就需要读取下一个数据页。但是对于整形字段,一个数据页可以放近千个key,因此这个概率会很低。所以对于现在的CPU来说可以忽略不计。

 

更新过程

 

对于更新语句的性能,就需要先了解一下change buffer。

当需要更新一个数据页时,如果数据页在内存中就直接更新,而如果这个数据页还没有在内存中的话,在不影响数据一致性的前提下,innodb会将这些更新操作缓存在change buffer中,这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候,将数据页读入内存,然后执行change buffer中与这个页中有关的操作。另外系统后台也会定期更新数据到数据页。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

这样的好处一是减少读磁盘,二是数据读入内存是需要占用buffer pool的,所以这种方式能够避免占用内存,提高内存利用率。

注:change buffer可以持久化到磁盘上。

下面我们谈谈什么条件下可以使用change buffer呢?

 

对于唯一索引来说,所有的更新操作都要先判断这个操作是否违反唯一性约束,而这个操作必须要将数据页读入内存才能判断。如果都已经读到内存了,直接更新内存会更快,就没必要使用change buffer了,因此,唯一索引的更新就不能使用change buffer。

 

接来下我们看看插入操作,如果要在这表中插入一个新纪录(4,400)的话,innodb的处理流程是怎么样的。

第一种情况,这个记录要更新的数据页在内存中

对于唯一索引来说,找到3和5之间的位置,判断没有冲突,插入这个值,语句执行结束;

对于普通索引来说,找到3和5之间的位置,插入这个值,语句执行结束。

以上可以看出,普通索引和唯一索引对更新语句性能影响差别只是一个判断,只会耗费微小的CPU时间。

第二种情况,这个记录的数据页不在内存中:(划重点)

对于唯一索引来说,需要将数据页读入内存,判断到没有冲突,插入这个值,语句执行结束。

对于普通索引来说,则将更新记录在change buffer,语句执行结束。

将数据从磁盘读入内存涉及随机IO的访问,是数据库里面成本最高的操作之一。change buffer因为减少了随机磁盘访问,所以对更新性能的提升是会很明显的。

 

change buffer 的使用场景

 

merge的时候是真正进行数据更新的时刻,而 change buffer 的主要目的就是将记录的变更动作缓存下来,所以在一个数据页做 merge 之前,change buffer 记录的变更越多(也就是这个页面上要更新的次数越多),收益就越大。

merge:将 change buffer 中的操作应用到原数据页,得到最新结果的过程称为 merge。

因此对于写多读少的业务来说,change buffer 的使用效果最好。这种业务常见的就是账单类,日志类的系统。

反过来,一个业务更新之后马上会做查询,这样不会减少随机IO访问的次数,那么反而会增加了change buffer的维护代价。

 

总结:普通索引和唯一索引应该怎么选择。其实,这两类索引在查询能力上是没差别的,主要考虑的是对更新性能的影响。所以,我建议你尽量选择普通索引,具有唯一的字段尽量应用端实现。

如果所有的更新后面,都马上伴随着对这个记录的查询,那么你应该关闭 change buffer。而在其他情况下,change buffer 都能提升更新性能。

当你有一个类似历史数据的库,尽量使用普通索引,然后把 change buffer 尽量开大,以确保这个历史数据表的数据写入速度。

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