MySQL 普通索引和唯一索引的区别

该文为《 MySQL 实战 45 讲》的学习笔记，感谢查看，如有错误，欢迎指正

一、查询和更新上的区别

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。建议尽量选择普通索引。

1.1 MySQL 的查询操作

• 普通索引
  
  查找到第一个满足条件的记录后，继续向后遍历，直到第一个不满足条件的记录。
• 唯一索引
  
  由于索引定义了唯一性，查找到第一个满足条件的记录后，直接停止继续检索。

普通索引会多检索一次，几乎没有影响。因为 InnoDB 的数据是按照数据页为单位进行读写的，需要读取数据时，并不是直接从磁盘读取记录，而是先把数据页读到内存，再去数据页中检索。

一个数据页默认 16 KB，对于整型字段，一个数据页可以放近千个 key，除非要读取的数据在数据页的最后一条记录，就需要再读一个数据页，这种情况很少，对CPU的消耗基本可以忽略了。

因此说，在查询数据方面，普通索引和唯一索引没差别。

1.2 MySQL 的更新操作

更新操作并不是直接对磁盘中的数据进行更新，是先把数据页从磁盘读入内存，再更新数据页。

• 普通索引
  
  将数据页从磁盘读入内存，更新数据页。
• 唯一索引
  
  将数据页从磁盘读入内存，判断是否唯一，再更新数据页。

由于 MySQL 中有个 change buffer 的机制，会导致普通索引和唯一索引在更新上有一定的区别。

change buffer的作用是为了降低IO 操作，避免系统负载过高。change buffer将数据写入数据页的过程，叫做merge。

如果需要更新的数据页在内存中时，会直接更新数据页；如果数据不在内存中，会先将更新操作记入change buffer，当下一次读取数据页时，顺带merge到数据页中，change buffer也有定期merge策略。数据库正常关闭的过程中，也会触发merge。

对于唯一索引，更新前需要判断数据是否唯一（不能和表中数据重复），如果数据页在内存中，就可以直接判断并且更新，如果不在内存中，就需要去磁盘中读出来，判断一下是否唯一，是的话就更新。change buffer是用不到的。即使数据页不在内存中，还是要读出来。

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%。

结论：唯一索引用不了change buffer，只有普通索引可以用。

二、change buffer 和 redo log的区别

2.1 change buffer 的适用场景

change buffer 的作用是降低更新操作的频率，缓存更新操作。这样会有一个缺点，就是更新不及时，对于读操作比较频繁的表，不建议使用 change buffer。

因为更新操作刚记录进change buffer中，就读取了该表，数据页被读到了内存中，数据马上就merge到数据页中了。这样不仅不会降低性能消耗，反而会增加维护change buffer的成本。

适用于写多读少的表。

2.2 change buffer 和 redo log 区别

我们举一个例子用来理解 redo log 和 change buffer。我们执行以下 SQL 语句：

mysql> insert into t(id,k) values(id1,k1),(id2,k2);

假设，(id1,k1) 在数据页 Page 1 中，(id2,k2) 在数据页 Page 2 中。并且 Page 1 在内存中，Page 2 不在内存中。

执行过程如下：

1. 直接向 Page 1 中写入 (id1,k1)；
2. 在change buffer 中记下"向 Page 2 中写入(id2,k2)"这条信息；
3. 将以上两个动作记入redo log。

做完上面这些，事务就可以完成了。执行这条更新语句的成本很低，就是写了两处内存，然后写了一处磁盘（两次操作合在一起写了一次磁盘），而且还是顺序写的。

这条更新语句，涉及了四个部分：内存、redo log（ib_log_fileX）、 数据表空间（t.ibd）、系统表空间（ibdata1）。



如果要读数据的话，过程是怎样的？

mysql> select * from t where k in (k1, k2);

假设读操作在更新后不久，此时内存中还有 Page 1，没有 Page 2，那么读操作就和 redo log 以及 ibdata1 无关了。

1. 从内存中获取到 Page 1 上的最新数据 (id1,k1)；
2. 将数据页 Page 2 读入内存，执行merge 操作，此时内存中的 Page 2 也有最新数据(id2,k2)；
   
   

需要注意的是：

1. redo log中的数据，可能还没有 flush 到磁盘，磁盘中的 Page 1 和 Page 2 中并没有最新数据，但我们依然可以拿到最新数据（内存中的 Page 1 就是最新的，Page 2 虽然不是最新的，但是从磁盘读到内存中后，执行了merge操作，内存中的 Page 2 就是最新的了。）
2. 如果此时 MySQL 异常宕机了，比如服务器异常掉电，change buffer 中的数据会不会丢？
   
   change buffer 中的数据分为两部分，一部分是已经merge到ibdata1中的数据，这部分数据已经持久化，不会丢失。另一部分数据，还在 change buffer 中，没有merge 到ibdata1，分 3 种情况：
   
   （1）change buffer 写入数据到内存，redo log 也已经写入（ib-log-filex），但是未 commit，binlog中也没有fsync到磁盘，这部分数据会丢失；
   
   （2）change buffer 写入数据到内存，redo log 也已经写入（ib-log-filex），但是未 commit，binlog 已写入到磁盘，这部分不会多丢失，异常重启后会先从 binlog 恢复 redo log，再从 redo log 恢复 change buffer；
   
   （3）change buffer 写入数据到内存，redo log 和 binlog 都已经fsync，直接从redo log 恢复，不会丢失。

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

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