MySQL数据库高级篇教程 B站康师傅笔记（持续更新）

• 如果你是用rpm安装, 检查一下RPM PACKAGE：

rpm -qa | grep -i mysql # -i 忽略大小写  

• 检查mysql service：

systemctl status mysqld.service  

1. 关闭 mysql 服务

systemctl stop mysqld.service  

2. 查看当前 mysql 安装状况

rpm -qa | grep -i mysql # 或 yum list installed | grep mysql  

3. 卸载上述命令查询的安装程序

yum remove mysql-xxx mysql-xxx mysql-xxx mysqk-xxxx  

一定要卸载干净，反复执行rpm -qa | grep -i mysql确认是否有卸载残留物

4. 删除 mysql 相关文件

• 查找相关文件

find / -name mysql  

• 删除上述命令发现的相关文件

rm -rf xxx  

5.删除 my.cnf

rm -rf /etc/my.cnf  

1. 检查/tmp临时目录权限(必不可少)

由于mysql在安装过程中，mysql用户在/tmp目录下新建tmp_db所以请给/文件tmp更大的权限 ：

chmod -R 777 /tmp  

2. 安装前，检查依赖性

rpm -qa|grep libaio rpm -qa|grep net-tools  

1. 将安装程序复制到/opt目录下

在mysql安装文件目录下执行:(必须按顺序执行)

rpm -ivh mysql-community-common-8.0.25-1.el7.x86_64.rpm  rpm -ivh mysql-community-client-plugins-8.0.25-1.el7.x86_64.rpm  rpm -ivh mysql-community-libs-8.0.25-1.el7.x86_64.rpm  rpm -ivh mysql-community-client-8.0.25-1.el7.x86_64.rpm  rpm -ivh mysql-community-server-8.0.25-1.el7.x86_64.rpm  

• rpm是Redhat Package Manage缩写，通过RPM在管理方面，用户可以将源代码包装成rpm为扩展名的文件形式，易于安装。
• -i, --install 安装软件包
• -v, --verbose 提供更详细的信息输出
• -h, --hash 安装软件包时，列出哈希标 (和 -v 一起使用效果更好)，显示进度条

若存在mariadb-libs实施问题yum remove mysql-libs即可

mysql --version  #或 mysqladmin --version  

为了确保数据库目录和文件的所有者 mysql 如果您登录用户，如果您是 root 身份运行 mysql 服务需要初始化以下命令：

mysqld --initialize --user=mysql  

说明： --initialize 默认情况下，选项将以安全模式初始化 root 用户将生成密码密码标记过期，登录后需要设置新密码。临时密码在日志中记录一份。

查看密码：

cat /var/log/mysqld.log  

root@localhost: 后面是初始密码

#加不加.service后缀都可以  启动：systemctl start mysqld.service  关闭：systemctl stop mysqld.service  重启：systemctl restart mysqld.service  查看状态：systemctl status mysqld.service  

systemctl list-unit-files|grep mysqld.service  

• 如不是enabled以下命令可以自启动

systemctl enable mysqld.service  

• 如果您想不自动启动，请操作以下命令设置

systemctl disable mysqld.service  

通过mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -p登录，在Enter password：输入初始化密码

ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED BY 'new_password';  

1. 确认网络

1.使用远程机器ping ip地址确保网络畅通

2.使用远程机器telnet命令确保端口号开放访问

2. 关闭防火墙或开放端口

方式一：关闭防火墙

• CentOS6 ：

service iptables stop

• CentOS7：

#开启防火墙
systemctl start firewalld.service
#查看防火墙状态
systemctl status firewalld.service
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
#设置开机启用防火墙 
systemctl enable firewalld.service 
#设置开机禁用防火墙 
systemctl disable firewalld.service

方式二：开放端口

• 查看开放的端口号

firewall-cmd --list-all

• 设置开放的端口号

firewall-cmd --add-service=http --permanent
firewall-cmd --add-port=3306/tcp --permanent

• 重启防火墙

firewall-cmd --reload

• 修改允许远程登陆

use mysql;
select Host,User from user;
update user set host = '%' where user ='root';
flush privileges;

%是个 通配符 ，如果Host=192.168.1.%，那么就表示只要是IP地址前缀为“192.168.1.”的客户端都可以连接。如果Host=%，表示所有IP都有连接权限。

注意：在生产环境下不能为了省事将host设置为%，这样做会存在安全问题，具体的设置可以根据生产环境的IP进行设置。

配置新连接报错：错误号码 2058，分析是 mysql 密码加密方法变了。

**解决方法一：**升级远程连接工具版本

解决方法二：

ALTER USER 'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'abc123';

show variables like 'character%';

• character_set_server：服务器级别的字符集
• character_set_database：当前数据库的字符集
• character_set_client：服务器解码请求时使用的字符集
• character_set_connection：服务器处理请求时会把请求字符串从character_set_client转为character_set_connection
• character_set_results：服务器向客户端返回数据时使用的字符集

小结

• 如果创建或修改列时没有显式的指定字符集和比较规则，则该列默认用表的字符集和比较规则
• 如果创建表时没有显式的指定字符集和比较规则，则该表默认用数据库的字符集和比较规则
• 如果创建数据库时没有显式的指定字符集和比较规则，则该数据库默认用服务器的字符集和比较规则

find / -name mysql

show variables like 'datadir'; # /var/lib/mysql/

相关命令目录：/usr/bin 和/usr/sbin。

配置文件目录：/usr/share/mysql-8.0（命令及配置文件），/etc/mysql（如my.cnf）

1. 表结构

为了保存表结构，InnoDB在数据目录下对应的数据库子目录下创建了一个专门用于描述表结构的文件

表名.frm

2. 表中数据和索引

① 系统表空间（system tablespace）

默认情况下，InnoDB会在数据目录下创建一个名为ibdata1、大小为12M的自拓展文件，这个文件就是对应的系统表空间在文件系统上的表示。

② 独立表空间(file-per-table tablespace)

在MySQL5.6.6以及之后的版本中，InnoDB并不会默认的把各个表的数据存储到系统表空间中，而是为每一个表建立一个独立表空间，也就是说我们创建了多少个表，就有多少个独立表空间。使用独立表空间来存储表数据的话，会在该表所属数据库对应的子目录下创建一个表示该独立表空间的文件，文件名和表名相同。

表名.ibd

MySQL8.0中不再单独提供表名.frm，而是合并在表名.ibd文件中。

③ 系统表空间与独立表空间的设置

我们可以自己指定使用系统表空间还是独立表空间来存储数据，这个功能由启动参数innodb_file_per_table控制

[server] 
innodb_file_per_table=0 # 0：代表使用系统表空间； 1：代表使用独立表空间

④ 其他类型的表空间

随着MySQL的发展，除了上述两种老牌表空间之外，现在还新提出了一些不同类型的表空间，比如通用表空间（general tablespace）、临时表空间（temporary tablespace）等。

1. 表结构

在存储表结构方面， MyISAM 和 InnoDB 一样，也是在数据目录下对应的数据库子目录下创建了一个专门用于描述表结构的文件

表名.frm

2. 表中数据和索引

在MyISAM中的索引全部都是二级索引，该存储引擎的数据和索引是分开存放的。所以在文件系统中也是使用不同的文件来存储数据文件和索引文件，同时表数据都存放在对应的数据库子目录下。

test.frm 存储表结构 #MySQL8.0 改为了 b.xxx.sdi
test.MYD 存储数据 (MYData) 
test.MYI 存储索引 (MYIndex

启动MySQL服务后，可以通过mysql命令来登录MySQL服务器，命令如下：

mysql –h hostname|hostIP –P port –u username –p DatabaseName –e "SQL语句"

• -h参数后面接主机名或者主机IP，hostname为主机，hostIP为主机IP。
• -P参数后面接MySQL服务的端口，通过该参数连接到指定的端口。MySQL服务的默认端口是3306，不使用该参数时自动连接到3306端口，port为连接的端口号。
• -u参数后面接用户名，username为用户名。
• -p参数会提示输入密码。
• DatabaseName参数指明登录到哪一个数据库中。如果没有该参数，就会直接登录到MySQL数据库中，然后可以使用USE命令来选择数据库。
• -e参数后面可以直接加SQL语句。登录MySQL服务器以后即可执行这个SQL语句，然后退出MySQL服务器。

mysql -uroot -p -hlocalhost -P3306 mysql -e "select host,user from user"

CREATE USER 用户名 [IDENTIFIED BY '密码'][,用户名 [IDENTIFIED BY '密码']];

举例：

CREATE USER zhang3 IDENTIFIED BY '123123'; # 默认host是 %
CREATE USER 'kangshifu'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';

UPDATE mysql.user SET USER='li4' WHERE USER='wang5'; 
FLUSH PRIVILEGES;

方式1：使用DROP方式删除（推荐）

DROP USER user[,user]…;

举例：

DROP USER li4 ; # 默认删除host为%的用户
DROP USER 'kangshifu'@'localhost';

方式2：使用DELETE方式删除（不推荐，有残留信息）

DELETE FROM mysql.user WHERE Host=’hostname’ AND User=’username’;
FLUSH PRIVILEGES;

1. 使用ALTER USER命令来修改当前用户密码

ALTER USER USER() IDENTIFIED BY 'new_password';

2. 使用SET语句来修改当前用户密码

SET PASSWORD='new_password';

1. 使用ALTER语句来修改普通用户的密码

ALTER USER user [IDENTIFIED BY '新密码'] 
[,user[IDENTIFIED BY '新密码']]…;

2. 使用SET命令来修改普通用户的密码

SET PASSWORD FOR 'username'@'hostname'='new_password';

show privileges;

• CREATE和DROP权限，可以创建新的数据库和表，或删除（移掉）已有的数据库和表。如果将MySQL数据库中的DROP权限授予某用户，用户就可以删除MySQL访问权限保存的数据库。
• SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE权限允许在一个数据库现有的表上实施操作。
• SELECT权限只有在它们真正从一个表中检索行时才被用到。
• INDEX权限允许创建或删除索引，INDEX适用于已有的表。如果具有某个表的CREATE权限，就可以在CREATE TABLE语句中包括索引定义。
• ALTER权限可以使用ALTER TABLE来更改表的结构和重新命名表。
• CREATE ROUTINE权限用来创建保存的程序（函数和程序），ALTER ROUTINE权限用来更改和删除保存的程序，EXECUTE权限用来执行保存的程序。
• GRANT权限允许授权给其他用户，可用于数据库、表和保存的程序。
• FILE权限使用户可以使用LOAD DATA INFILE和SELECT … INTO OUTFILE语句读或写服务器上的文件，任何被授予FILE权限的用户都能读或写MySQL服务器上的任何文件（说明用户可以读任何数据库目录下的文件，因为服务器可以访问这些文件）。

权限控制主要是出于安全因素，因此需要遵循以下几个经验原则：

1、只授予能满足需要的最小权限，防止用户干坏事。比如用户只是需要查询，那就只给select权限就可以了，不要给用户赋予update、insert或者delete权限。

2、创建用户的时候限制用户的登录主机，一般是限制成指定IP或者内网IP段。

3、为每个用户设置满足密码复杂度的密码。

4、定期清理不需要的用户，回收权限或者删除用户。

GRANT 权限1,权限2,…权限n ON 数据库名称.表名称 TO 用户名@用户地址 [IDENTIFIED BY ‘密码口令’];

• 该权限如果发现没有该用户，则会直接新建一个用户。
• 给li4用户用本地命令行方式，授予atguigudb这个库下的所有表的插删改查的权限。

GRANT SELECT,INSERT,DELETE,UPDATE ON atguigudb.* TO li4@localhost;

• 授予通过网络方式登录的joe用户 ，对所有库所有表的全部权限，密码设为123。注意这里唯独不包括grant的权限

GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO joe@'%' IDENTIFIED BY '123';

• 查看当前用户权限

SHOW GRANTS; 
# 或 
SHOW GRANTS FOR CURRENT_USER; 
# 或 
SHOW GRANTS FOR CURRENT_USER();

• 查看某用户的全局权限

SHOW GRANTS FOR 'user'@'主机地址';

注意：在将用户账户从user表删除之前，应该收回相应用户的所有权限。

• 收回权限命令

REVOKE 权限1,权限2,…权限n ON 数据库名称.表名称 FROM 用户名@用户地址;

• 举例

#收回全库全表的所有权限 
REVOKE ALL PRIVILEGES ON *.* FROM joe@'%'; 
#收回mysql库下的所有表的插删改查权限 
REVOKE SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE ON mysql.* FROM joe@localhost;

• 注意：须用户重新登录后才能生效

CREATE ROLE 'role_name'[@'host_name'] [,'role_name'[@'host_name']]...

角色名称的命名规则和用户名类似。如果host_name省略，默认为%，role_name不可省略，不可为空。

GRANT privileges ON table_name TO 'role_name'[@'host_name'];

上述语句中privileges代表权限的名称，多个权限以逗号隔开。可使用SHOW语句查询权限名称

SHOW PRIVILEGES\G

SHOW GRANTS FOR 'role_name';

只要你创建了一个角色，系统就会自动给你一个“USAGE”权限，意思是连接登录数据库的权限。

REVOKE privileges ON tablename FROM 'rolename';

DROP ROLE role [,role2]...

注意，如果你删除了角色，那么用户也就失去了通过这个角色所获得的所有权限。

角色创建并授权后，要赋给用户并处于激活状态才能发挥作用。

GRANT role [,role2,...] TO user [,user2,...];

查询当前已激活的角色

SELECT CURRENT_ROLE();

方式1：使用set default role 命令激活角色

SET DEFAULT ROLE ALL TO 'kangshifu'@'localhost';

方式2：将activate_all_roles_on_login设置为ON

SET GLOBAL activate_all_roles_on_login=ON;

这条 SQL 语句的意思是，对所有角色永久激活。

REVOKE role FROM user;

方式1：服务启动前设置

[mysqld] 
mandatory_roles='role1,role2@localhost,r3@%.atguigu.com'

方式2：运行时设置

SET PERSIST mandatory_roles = 'role1,role2@localhost,r3@%.example.com'; #系统重启后仍然有效
SET GLOBAL mandatory_roles = 'role1,role2@localhost,r3@%.example.com'; #系统重启后失效

系统（客户端）访问MySQL服务器前，做的第一件事就是建立TCP连接。

经过三次握手建立连接成功后，MySQL服务器对TCP传输过来的账号密码做身份认证、权限获取。

• 用户名或密码不对，会收到一个Access denied for user错误，客户端程序结束执行
• 用户名密码认证通过，会从权限表查出账号拥有的权限与连接关联，之后的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限

TCP连接收到请求后，必须要分配给一个线程专门与这个客户端的交互。所以还会有个线程池，去走后面的流程。每一个连接从线程池中获取线程，省去了创建和销毁线程的开销。

插件式存储引擎层（ Storage Engines），真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，对物理服务器级别维护的底层数据执行操作，服务层通过API与存储引擎进行通信。

简化为三层结构：

1. 连接层：客户端和服务器端建立连接，客户端发送 SQL 至服务器端；

2. SQL 层（服务层）：对 SQL 语句进行查询处理；与数据库文件的存储方式无关；

3. 存储引擎层：与数据库文件打交道，负责数据的存储和读取。

MySQL的查询流程：

1. 查询缓存：Server 如果在查询缓存中发现了这条 SQL 语句，就会直接将结果返回给客户端；如果没有，就进入到解析器阶段。需要说明的是，因为查询缓存往往效率不高，所以在 MySQL8.0 之后就抛弃了这个功能。

查询缓存是提前把查询结果缓存起来，这样下次不需要执行就可以直接拿到结果。需要说明的是，在MySQL 中的查询缓存，不是缓存查询计划，而是查询对应的结果。这就意味着查询匹配的鲁棒性大大降低，只有相同的查询操作才会命中查询缓存。两个查询请求在任何字符上的不同（例如：空格、注释、大小写），都会导致缓存不会命中。因此 MySQL 的 查询缓存命中率不高 。

同时，如果查询请求中包含某些系统函数、用户自定义变量和函数、一些系统表，如 mysql、 information_schema、 performance_schema 数据库中的表，那这个请求就不会被缓存。

此外，既然是缓存，那就有它缓存失效的时候。MySQL的缓存系统会监测涉及到的每张表，只要该表的结构或者数据被修改，如对该表使用了INSERT、UPDATE、DELETE、TRUNCATE TABLE、ALTER TABLE、DROP TABLE或DROP DATABASE语句，那使用该表的所有高速缓存查询都将变为无效并从高速缓存中删除！对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。

2. 解析器：在解析器中对 SQL 语句进行语法分析、语义分析。

分析器先做“词法分析”。你输入的是由多个字符串和空格组成的一条 SQL 语句，MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。 MySQL 从你输入的"select"这个关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串“T”识别成“表名 T”，把字符串“ID”识别成“列 ID”。

接着，要做“语法分析”。根据词法分析的结果，语法分析器（比如：Bison）会根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。如果SQL语句正确，则会生成一个语法树。

3. 优化器：在优化器中会确定 SQL 语句的执行路径，比如是根据全表检索，还是根据索引检索等。在查询优化器中，可以分为逻辑查询优化阶段和物理查询优化阶段。

4. 执行器：在执行之前需要判断该用户是否具备权限。如果没有，就会返回权限错误。如果具备权限，就执行 SQL查询并返回结果。在 MySQL8.0 以下的版本，如果设置了查询缓存，这时会将查询结果进行缓存。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YjJSbZ5D-1650187761451)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/aoshihuankong/cloudimg@master/img/202203291145074.png)]

SQL 语句在 MySQL 中的流程是： SQL语句→查询缓存→解析器→优化器→执行器 。

InnoDB存储引擎是以页为单位来管理存储空间的，我们进行的增删改查操作其实本质上都是在访问页面（包括读页面、写页面、创建新页面等操作）。而磁盘 I/O 需要消耗的时间很多，而在内存中进行操作，效率则会高很多，为了能让数据表或者索引中的数据随时被我们所用，DBMS 会申请占用内存来作为数据缓冲池，在真正访问页面之前，需要把在磁盘上的页缓存到内存中的Buffer Pool之后才可以访问。

这样做的好处是可以让磁盘活动最小化，从而减少与磁盘直接进行 I/O 的时间。要知道，这种策略对提升 SQL 语句的查询性能来说至关重要。如果索引的数据在缓冲池里，那么访问的成本就会降低很多。

1. 缓冲池（Buffer Pool）

缓冲池管理器会尽量将经常使用的数据保存起来，在数据库进行页面读操作的时候，首先会判断该页面是否在缓冲池中，如果存在就直接读取，如果不存在，就会通过内存或磁盘将页面存放到缓冲池中再进行读取。

查看缓冲池的大小

show variables like 'innodb_buffer_pool_size';

设置缓冲池的大小

set global innodb_buffer_pool_size = 268435456;

或者

[server] 
innodb_buffer_pool_size = 268435456

[server] 
innodb_buffer_pool_instances = 2

何查看缓冲池的个数

show variables like 'innodb_buffer_pool_instances';

每个Buffer Pool实例实际占内存空间

innodb_buffer_pool_size/innodb_buffer_pool_instances

show engines;
# 或
show engines\G

• 查看默认的存储引擎：

show variables like '%storage_engine%'; 
#或
SELECT @@default_storage_engine;

• 修改默认的存储引擎

如果在创建表的语句中没有显式指定表的存储引擎的话，那就会默认使用InnoDB作为表的存储引擎。

SET DEFAULT_STORAGE_ENGINE=MyISAM;

或者修改my.cnf文件：

default-storage-engine=MyISAM 

# 重启服务 
systemctl restart mysqld.service

存储引擎是负责对表中的数据进行提取和写入工作的，我们可以为不同的表设置不同的存储引擎，也就是说不同的表可以有不同的物理存储结构，不同的提取和写入方式。

CREATE TABLE 表名(
    建表语句; 
) ENGINE = 存储引擎名称;

ALTER TABLE 表名 ENGINE = 存储引擎名称;

• MySQL从3.23.34a开始就包含InnoDB存储引擎。大于等于5.5之后，默认采用InnoDB引擎。
• InnoDB是MySQL的默认事务型引擎，它被设计用来处理大量的短期(short-lived)事务。可以确保事务的完整提交(Commit)和回滚(Rollback)。
• 除了增加和查询外，还需要更新、删除操作，那么，应优先选择InnoDB存储引擎。
• 除非有非常特别的原因需要使用其他的存储引擎，否则应该优先考虑InnoDB引擎。
• 数据文件结构：
  • 表名.frm 存储表结构（MySQL8.0时，合并在表名.ibd中）
  • 表名.ibd 存储数据和索引
• InnoDB是为处理巨大数据量的最大性能设计。
  • 在以前的版本中，字典数据以元数据文件、非事务表等来存储。现在这些元数据文件被删除了。比如：.frm，.par，.trn，.isl，.db.opt等都在MySQL8.0中不存在了。
• 对比MyISAM的存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些，并且会占用更多的磁盘空间以保存数据和索引。
• MyISAM只缓存索引，不缓存真实数据；InnoDB不仅缓存索引还要缓存真实数据，对内存要求较高，而且内存大小对性能有决定性的影响。

• MyISAM提供了大量的特性，包括全文索引、压缩、空间函数(GIS)等，但MyISAM不支持事务、行级锁、外键，有一个毫无疑问的缺陷就是崩溃后无法安全恢复。
• 5.5之前默认的存储引擎
• 优势是访问的速度快，对事务完整性没有要求或者以SELECT、INSERT为主的应用
• 针对数据统计有额外的常数存储。故而 count(*) 的查询效率很高
• 数据文件结构：
  • 表名.frm 存储表结构
  • 表名.MYD 存储数据 (MYData)
  • 表名.MYI 存储索引 (MYIndex)
• 应用场景：只读应用或者以读为主的业务

MySQL官方对索引的定义为：索引（Index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。

索引的本质： 索引是数据结构。你可以简单理解为“排好序的快速查找数据结构”，满足特定查找算法。这些数据结构以某种方式指向数据， 这样就可以在这些数据结构的基础上实现高级查找算法。

（1）类似大学图书馆建书目索引，提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本，这也是创建索引最主要的原因。

（2）通过创建唯一索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。

（3）在实现数据的参考完整性方面，可以加速表和表之间的连接。换句话说，对于有依赖关系的子表和父表联合查询时，可以提高查询速度。

（4）在使用分组和排序子句进行数据查询时，可以显著减少查询中分组和排序的时间，降低了CPU的消耗。

（1）创建索引和维护索引要耗费时间，并且随着数据量的增加，所耗费的时间也会增加。

（2）索引需要占磁盘空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间存储在磁盘上，如果有大量的索引，索引文件就可能比数据文件更快达到最大文件尺寸。

（3）虽然索引大大提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度。当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态地维护，这样就降低了数据的维护速度。

SELECT [列名列表] FROM 表名 WHERE 列名 = xxx;

1.在一个页中的查找

假设目前表中的记录比较少，所有的记录都可以被存放在一个页中，在查找记录的时候可以根据搜索条件的不同分为两种情况：

• 以主键为搜索条件
  • 可以在页目录中使用二分法快速定位到对应的槽，然后再遍历该槽对应分组中的记录即可快速找到指定的记录。
• 以其他列作为搜索条件
  • 因为在数据页中并没有对非主键建立所谓的页目录，所以我们无法通过二分法快速定位相应的槽。这种情况下只能从最小记录开始依次遍历单链表中的每条记录，然后对比每条记录是不是符合搜索条件。很显然，这种查找的效率是非常低的。

2.在很多页中查找

大部分情况下我们表中存放的记录都是非常多的，需要好多的数据页来存储这些记录。在很多页中查找记录的话可以分为两个步骤：

1. 定位到记录所在的页。
2. 从所在的页内查找相应的记录。

在没有索引的情况下，不论是根据主键列或者其他列的值进行查找，由于我们并不能快速的定位到记录所在的页，所以只能从第一个页沿着双向链表一直往下找，在每一个页中根据我们上面的查找方式去查找指定的记录。因为要遍历所有的数据页，所以这种方式显然是超级耗时的。

mysql> CREATE TABLE index_demo(
    -> c1 INT,
    -> c2 INT,
    -> c3 CHAR(1),
    -> PRIMARY KEY(c1)
    -> ) ROW_FORMAT = Compact;

这个新建的index_demo表中有2个INT类型的列，1个CHAR(1)类型的列，而且我们规定了c1列为主键，这个表使用Compact行格式来实际存储记录的。这里我们简化了index_demo表的行格式示意图：

• record_type：记录头信息的一项属性，表示记录的类型，0表示普通记录、1表示目录项记录、2表示最小记录、3表示最大记录。
• next_record：记录头信息的一项属性，表示下一条地址相对于本条记录的地址偏移量，我们用箭头来表明下一条记录是谁。
• 各个列的值：这里只记录在index_demo表中的三个列，分别是c1、c2和c3。
• 其他信息：除了上述3种信息以外的所有信息，包括其他隐藏列的值以及记录的额外信息。

将记录格式示意图的其他信息项暂时去掉并把它竖起来的效果就是这样：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9oQxhwPZ-1650187761507)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/aoshihuankong/cloudimg@master/img/202203301000365.png)]

把一些记录放到页里的示意图就是：

1. 一个简单的索引设计方案

我们在根据某个搜索条件查找一些记录时为什么要遍历所有的数据页呢？因为各个页中的记录并没有规律，我们并不知道我们的搜索条件匹配哪些页中的记录，所以不得不依次遍历所有的数据页。所以如果我们想快速的定位到需要查找的记录在哪些数据页中该咋办？我们可以为快速定位记录所在的数据页而建立一个目录，建这个目录必须完成下边这些事：

• 下一个数据页中用户记录的主键值必须大于上一个页中用户记录的主键值。
• 给所有的页建立一个目录项。

以页28为例，它对应目录项2，这个目录项中包含着该页的页号28以及该页中用户记录的最小主键值5。我们只需要把几个目录项在物理存储器上连续存储（比如：数组），就可以实现根据主键值快速查找某条记录的功能了。比如：查找主键值为20的记录，具体查找过程分两步：

1. 先从目录项中根据二分法快速确定出主键值为20的记录在目录项3中（因为 12 < 20 < 209 ），它对应的页是页9。

2. 再根据前边说的在页中查找记录的方式去页9中定位具体的记录。

至此，针对数据页做的简易目录就搞定了。这个目录有一个别名，称为索引。

2. InnoDB中的索引方案

① 迭代1次：目录项纪录的页

我们把前边使用到的目录项放到数据页中的样子就是这样：

从图中可以看出来，我们新分配了一个编号为30的页来专门存储目录项记录。这里再次强调目录项记录和普通的用户记录的不同点：

• 目录项记录的record_type值是1，而普通用户记录的record_type值是0。
• 目录项记录只有主键值和页的编号两个列，而普通的用户记录的列是用户自己定义的，可能包含很多列，另外还有InnoDB自己添加的隐藏列。
• 了解：记录头信息里还有一个叫min_rec_mask的属性，只有在存储目录项记录的页中的主键值最小的目录项记录的min_rec_mask值为1，其他别的记录的min_rec_mask值都是0。

**相同点：**两者用的是一样的数据页，都会为主键值生成Page Directory（页目录），从而在按照主键值进行查找时可以使用二分法来加快查询速度。

现在以查找主键为20的记录为例，根据某个主键值去查找记录的步骤就可以大致拆分成下边两步：

1. 先到存储目录项记录的页，也就是页30中通过二分法快速定位到对应目录项，因为 12 < 20 < 209 ，所以定位到对应的记录所在的页就是页9。

2. 再到存储用户记录的页9中根据二分法快速定位到主键值为20的用户记录。

② 迭代2次：多个目录项纪录的页

从图中可以看出，我们插入了一条主键值为320的用户记录之后需要两个新的数据页：

• 为存储该用户记录而新生成了页31。
• 因为原先存储目录项记录的页30的容量已满（我们前边假设只能存储4条目录项记录），所以不得不需要一个新的页32来存放页31对应的目录项。

现在因为存储目录项记录的页不止一个，所以如果我们想根据主键值查找一条用户记录大致需要3个步骤，以查找主键值为20的记录为例：

1. 确定目录项记录页我们现在的存储目录项记录的页有两个，即页30和页32，又因为页30表示的目录项的主键值的范围是 [1, 320) ，页32表示的目录项的主键值不小于 320 ，所以主键值为20的记录对应的目录项记录在页30中。

2. 通过目录项记录页确定用户记录真实所在的页。在一个存储目录项记录的页中通过主键值定位一条目录项记录的方式说过了。

3. 在真实存储用户记录的页中定位到具体的记录。

③ 迭代3次：目录项记录页的目录页

如图，我们生成了一个存储更高级目录项的页33，这个页中的两条记录分别代表页30和页32，如果用户记录的主键值在[1, 320)之间，则到页30中查找更详细的目录项记录，如果主键值不小于320的话，就到页32中查找更详细的目录项记录。

我们可以用下边这个图来描述它：

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这个数据结构，它的名称是B+树。

④ B+Tree

一个B+树的节点其实可以分成好多层，规定最下边的那层，也就是存放我们用户记录的那层为第0层，之后依次往上加。之前我们做了一个非常极端的假设：存放用户记录的页最多存放3条记录，存放目录项记录的页最多存放4条记录。其实真实环境中一个页存放的记录数量是非常大的，假设所有存放用户记录的叶子节点代表的数据页可以存放100条用户记录，所有存放目录项记录的内节点代表的数据页可以存放1000条目录项记录，那么：

• 如果B+树只有1层，也就是只有1个用于存放用户记录的节点，最多能存放100条记录。
• 如果B+树有2层，最多能存放1000×100=10,0000条记录。
• 如果B+树有3层，最多能存放1000×1000×100=1,0000,0000条记录。
• 如果B+树有4层，最多能存放1000×1000×1000×100=1000,0000,0000条记录。相当多的记录！！！

你的表里能存放100000000000条记录吗？所以一般情况下，我们用到的B+树都不会超过4层，那我们通过主键值去查找某条记录最多只需要做4个页面内的查找（查找3个目录项页和一个用户记录页），又因为在每个页面内有所谓的Page Directory（页目录），所以在页面内也可以通过二分法实现快速定位记录。

1. 聚簇索引

特点：

1. 使用记录主键值的大小进行记录和页的排序，这包括三个方面的含义：

   • 页内的记录是按照主键的大小顺序排成一个单向链表。

   • 各个存放用户记录的页也是根据页中用户记录的主键大小顺序排成一个双向链表。

   • 存放目录项记录的页分为不同的层次，在同一层次中的页也是根据页中目录项记录的主键大小顺序排成一个双向链表。

2. B+树的叶子节点存储的是完整的用户记录。

   所谓完整的用户记录，就是指这个记录中存储了所有列的值（包括隐藏列）。

优点：

• 数据访问更快，因为聚簇索引将索引和数据保存在同一个B+树中，因此从聚簇索引中获取数据比非聚簇索引更快
• 聚簇索引对于主键的排序查找和范围查找速度非常快
• 按照聚簇索引排列顺序，查询显示一定范围数据的时候，由于数据都是紧密相连，数据库不用从多个数据块中提取数据，所以节省了大量的io操作。

缺点：

• 插入速度严重依赖于插入顺序，按照主键的顺序插入是最快的方式，否则将会出现页分裂，严重影响性能。因此，对于InnoDB表，我们一般都会定义一个自增ID列为主键
• 更新主键的代价很高，因为将会导致被更新的行移动。因此，对于InnoDB表，我们一般定义主键为不可更新
• 二级索引访问需要两次索引查找，第一次找到主键值，第二次根据主键值找到行数据

2. 二级索引（辅助索引、非聚簇索引）

概念：回表 我们根据这个以c2列大小排序的B+树只能确定我们要查找记录的主键值，所以如果我们想根据c2列的值查找到完整的用户记录的话，仍然需要到聚簇索引中再查一遍，这个过程称为回表。也就是根据c2列的值查询一条完整的用户记录需要使用到2棵B+树！

3. 联合索引

我们也可以同时以多个列的大小作为排序规则，也就是同时为多个列建立索引，比方说我们想让B+树按照c2和c3列的大小进行排序，这个包含两层含义：

• 先把各个记录和页按照c2列进行排序。

• 在记录的c2列相同的情况下，采用c3列进行排序

注意一点，以c2和c3列的大小为排序规则建立的B+树称为联合索引，本质上也是一个二级索引。它的意思与分别为c2和c3列分别建立索引的表述是不同的，不同点如下：

• 建立联合索引只会建立如上图一样的1棵B+树。

• 为c2和c3列分别建立索引会分别以c2和c3列的大小为排序规则建立2棵B+树。

1. 根页面位置万年不动

我们前边介绍B+索引的时候，为了