不同的业务场景下,应该选择普通索引还是唯一索引?
查询过程
select id from T where k = 5
这个查询语句在索引树上查找过程:显示通过B+树从树根开始,按层搜素叶子节点,也就是图中右上角的这个数据页,然后可以认为数据页内部通过二分法来定位记录
- 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的条件记录
- 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后的记录后,就会停止搜索。
- 二者性能差异微乎其微
Innodb的数据是以数据页为单位读写的。也就是说,当需要读一条记录的时候,并不是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是16KB
- 如果k=5这个记录刚好是这个数据页最后一个记录,要么取下一个记录,必须读取下一个数据页,这种情况稍微复杂一些,不过这种概率很低,所以我们计算平均性能差异,仍可以认为这个操作成本对于现在CPU来说可以忽略不计。
更新过程
change buffer
- 当需要更新一个数据页时候,如果数据页在内存中直接更新,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changebuffer中,这样就不需要磁盘读入这个数据页了。然后再下次查询的时候访问这个数据页,将数据页读入内存,然后执行change buffer中与这个页相关操作。通过这种方式保证这个逻辑的正确性
- 如果更新操作先记录在change buffer,减少磁盘,语句执行的速度会得到很明显的提升,而且数据读入内存是占用buffer pool的,所以这种方式还能够避免占用内存,提高内存利用率
什么情况下使用change buffer?
- 对于唯一性索引,所有更新操作都需要判断是否违反唯一性原则,例如插入一个数据,必须将数据读入内存才能判断,如果已经读入到内存,那直接更新内存会更快,就没有必要changebuffer
change buffer 用的是 buffer pool 里的内存,因此不能无限增大。change buffer 的大小,可以通过参数 innodb_change_buffer_max_size 来动态设置。这个参数设置为 50 的时候,表示 change buffer 的大小最多只能占用 buffer pool 的 50%。
理解了 change buffer 的机制,那么我们再一起来看看如果要在这张表中插入一个新记录 (4,400) 的话,InnoDB 的处理流程是怎样的。
- 第一种情况,这个记录更新的目标页在内存中,这时Innodb的处理流程如下
- 对于唯一索引,找到3和5之间的位置,判断有没有冲突,插入这个值,语句执行结束;
- 对于普通索引,找到3和5之间的位置,插入这个值,语句执行结束
- 第二种情况,这个记录要更新的目标页不在内存中
- 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,则是更新就到changebuffer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使用场景
- 通过上述分析,changbuffer对更新过程起到加速作用,也清楚change buffer只限用于普通索引下,而不适用于唯一索引,因为 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,因此,对于写多读少的业务来说,页面在写完以后马上被访问到的概率比较小,此时 change buffer 的使用效果最好。这种业务模型常见的就是账单类、日志类的系统。
- 假设一个业务的更新模式是写入之后马上会做查询,那么即使满足了条件,将更新先记录在 change buffer,但之后由于马上要访问这个数据页,会立即触发 merge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减少,反而增加了 change buffer 的维护代价。所以,对于这种业务模式来说,change buffer 反而起到了副作用。
索引的选择与实现
- 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。
- 如果是那种更新后立刻查询建议关闭changebuffer
- 普通索引和 change buffer 的配合使用,对于数据量大的表的更新优化还是很明显的。
- 在使用机械硬盘时,change buffer 这个机制的收效是非常显著的。所以,当你有一个类似“历史数据”的库,并且出于成本考虑用的是机械硬盘时,那你应该特别关注这些表里的索引,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。
change buffer和redo log
redo log 主要节省的是随机写磁盘的 IO 消耗(转成顺序写),而 change buffer 主要节省的则是随机读磁盘的 IO 消耗。
change buffer丢失怎么办?
- change buffer分为两部分,一部分是本次写入未写完的,一部分是写入完成的
- 针对未写完部分,此部分操作,还未写入redo log因此事务还未提交,所以没影响
- 针对已经完成的,可以通过redo log来进行恢复