MySQL 普通索引和唯一索引

By | 17 2 月, 2021

问题引入

假设在维护一个市民系统,每个人都有一个唯一的身份证号,而且业务代码已经保证了不会写入两个重复的身份证号。如果市民系统需要按照身份证号查姓名,就会执行类似的 SQL:

select name from user where id_card = 'xxx';

所以,我们一定会考虑在 id_card 字段上建索引。

由于身份证号字段比较大,所以它不适合当做主键。那么 id_card 字段是要创建唯一索引还是普通索引呢?此处假设业务代码已经保证了不会写入重复的身份证号,这两个选择在逻辑上都是正确的。

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 实际上也是可持久化的数据。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 呢?

对于唯一索引而言,所有的更新操作都需要判断这个操作是否违反了唯一性约束。而判断现在表中是否存在了对应的记录需要将数据页读入内存才能判断。如果都已经读到内存了,那直接更新内存会更快,就没必要使用 change buffer 了。

所以,唯一索引是不能够使用 change buffer 的,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%。

如果现在要在表中插入一条新记录的话,InnoDB 的处理流程如下:

第一种情况:这个记录要更新的目标页在内存中。那么两者差别不大。

第二种情况:这个记录要更新的目标页不在内存中。

  • 对于唯一索引而言,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
  • 对于普通索引而言,则是将更新记录在 change buffer,语句执行就结束了

将数据从磁盘读入内存涉及随机 IO 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会很明显。

change buffer 使用场景

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,收益就越大。

所以,对于写多读少的业务来说,change buffer 的使用效果最好,比如账单类、日志类的系统。

反过来,如果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,将更新记录在 change buffer,但之后由于马上要访问这个数据页,会立刻触发 merge 过程。这样随机 IO 不会减少,反而增加了 change buffer 的维护代价,还会有一定的副作用。

总结

普通索引和唯一索引在查询性能上没有差别。

在更新性能上,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。而其他情况下,change buffer 都能提升更新性能。

尤其是机械硬盘。

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