普通索引和唯一性索引的查询过程:
1、对于宇通索引来说,插好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;
2、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。
这个不同带来的性能差距有多少呢?
这个不同的带来的性能差距是微乎其微的,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是16KB.。
因为引擎是按页读写的,所以当它所在的数据页都在内存里的时候,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,如果记录刚好是在这个数据页的最后一个记录,那么要取下一个记录,必须读取下一个数据页,这个操作费稍微复杂一些。
但是,对于整型字段,一个数据页可以放近千个key,因此出现这种情况的概率会很低。所以,我们计算平均性能差异时,仍可以认为这个操作成本对于现在的CPU来说可以忽略不计。
普通索引和唯一索引的更新过程:
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中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。
需要说明的是,change buffer 是可以持久化的数据。也就是说,change buffer 在内存中有拷贝,也会被写入到磁盘上。
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。除了访问这个数据页会触发merge外,系统有后台线程会定期merge。在数据库正常关闭(shutdown)的过程中,也会执行merge操作。
显然,如果能够将更新操作先记录在change buffer,减少读磁盘,语句的执行速度会得到明显的提升。而且,数据读入内存是需要占用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。
什么条件下可以使用change buffer?
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。比如,要插入(4,400)这个技能,就要先判断现在表中是否已经存在k=4的记录,而这必须要将数据页读入内存才能够判断。如果都已经读入到内存了,那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,实际上也只有普通索引可以使用。
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%。
普通索引的所有场景,使用change buffer都可以起到加速作用吗?
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,会立即出发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。
索引选择和实践
普通索引和唯一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。所以尽量选择普通索引。
如果所有的更新后面,都马上伴随着对这个记录的查询,那么应该关闭change buffer,而在其它情况下,change buffer都能提升更新性能。
在实际使用中,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。
change buffer和redo log
1、redo log主要节省的是随机写磁盘的IO消耗(转成顺序写);
2、change buffer主要节省的则是随机读磁盘的IO消耗。
小结
由于唯一索引用不上change buffer的优化机制,因此如果业务可以接受,从性能角度出发,建议优先考虑非唯一索引。









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