前言

不必了解 MySQL? 和Percona Server for MySQL 如何構建索引。 但是，如果您了解處理過程，那么當您想為數據插入保留適當數量的空間時，它可能會有所幫助。 從 MySQL 5.7 開始，開發人員改變了他們為 InnoDB 構建二級索引的方式，應用了自底向上而不是早期版本中使用的自頂向下方法。 在這篇文章中，我將通過一個示例來說明如何構建 InnoDB 索引。 最后，我將解釋如何使用這種理解來為 innodb_fill_factor 設置一個合適的值。

索引構建過程

要在現有數據的表上建立索引，在 InnoDB 中有以下階段：

• 讀取階段（從聚集索引讀取并構建二級索引條目）
• 合并排序階段
• 插入階段（將排序后的記錄插入二級索引）

在 5.6 版本之前，MySQL 通過一次插入一條記錄來構建二級索引。這是一種“自上而下”的方法。對插入位置的搜索從根（頂部）開始，并到達相應的葉頁（向下）。記錄插入到光標指向的葉頁上。在查找插入位置以及進行頁面拆分和合并（在根級別和非根級別）方面，成本很高。你怎么知道發生了太多的頁面拆分和合并？您可以在我的同事 Marco Tusa 較早的博客中了解這一點，請點擊此處。

從 MySQL 5.7 開始，添加索引期間的插入階段使用“排序索引構建”，也稱為“批量加載索引”。在這種方法中，索引是“自下而上”構建的。即葉頁面（底部）首先構建，然后非葉級別直到根。

用例

在這些情況下使用排序索引構建：

* ALTER TABLE t1 ADD INDEX (or CREATE INDEX)
* ALTER TABLE t1 ADD FULLTEXT INDEX
* ALTER TABLE t1 ADD COLUMN, ALGORITHM=INPLACE
* OPTIMIZE TABLE t1

對于最后兩個用例，ALTER 創建一個中間表。中間表索引（主鍵索引和二級索引）是使用“排序索引構建”構建的。

算法

1. 在 Level 0創建一個頁面。同時創建一個指向該頁面的游標。
2. 使用 Level 0 的游標插入數據到頁面，直到填滿。
3. 一旦頁面已滿，創建一個兄弟頁面（不插入數據到兄弟頁面）。
4. 為當前滿頁創建一個節點指針（子頁中的最小鍵），并在上一層（父頁）插入一個節點指針。
5. 在上層，檢查游標是否已經定位。如果沒有，請為該級別創建一個父頁面和一個游標。
6. 在父頁面插入節點指針。
7. 如果父頁面已滿，請重復步驟 3、4、5、6。
8. 現在插入兄弟頁面并使游標指向兄弟頁面。
9. 在所有插入的末尾，每個級別都有一個指向最右側頁面的游標。提交所有游標（意味著提交修改頁面的小事務，釋放所有鎖存器）。

為簡單起見，上述算法跳過了有關壓縮頁面和處理 BLOB（外部存儲的 BLOB）的細節。

自下而上構建索引的演示

使用一個示例，讓我們看看如何構建二級索引，自下而上。再次為簡單起見，假設葉頁和非葉頁中允許的最大記錄數為 3。

CREATE TABLE t1 (a INT PRIMARY KEY, b INT, c BLOB);

INSERT INTO t1 VALUES (1, 11, 'hello111');
INSERT INTO t1 VALUES (2, 22, 'hello222');
INSERT INTO t1 VALUES (3, 33, 'hello333');
INSERT INTO t1 VALUES (4, 44, 'hello444');
INSERT INTO t1 VALUES (5, 55, 'hello555');
INSERT INTO t1 VALUES (6, 66, 'hello666');
INSERT INTO t1 VALUES (7, 77, 'hello777');
INSERT INTO t1 VALUES (8, 88, 'hello888');
INSERT INTO t1 VALUES (9, 99, 'hello999');
INSERT INTO t1 VALUES (10, 1010, 'hello101010');
ALTER TABLE t1 ADD INDEX k1(b);

InnoDB 將主鍵字段附加到二級索引。二級索引 k1 的記錄格式為 (b, a)。在排序階段之后，記錄是：
(11,1), (22,2), (33,3), (44,4), (55,5), (66,6), (77,7), (88,8), (99,9), (1010, 10)。

初始插入階段

讓我們從記錄 (11,1) 開始。

1. 在 Level 0（葉級別）創建一個頁面。
2. 在頁面上創建一個游標。
3. 所有插入內容都會轉到此頁面，直到填滿為止。

(11,1)插入

箭頭顯示游標當前指向的位置。它目前在第 5 頁，下一個數據插入在此頁。

還有兩個空槽，因此插入記錄 (22,2) 和 (33,3) 很簡單。

(22,2) 和 (33,3) 插入

對于下一條記錄 (44, 4)，第 5 頁已滿。以下是步驟。

頁面填滿時的索引構建

1. 創建兄弟頁面 – 第 6 頁。
2. 暫時不要插入數據到兄弟頁面。
3. 提交游標處的頁面，即迷你事務提交、釋放閂鎖等。
4. 作為提交的一部分，創建一個節點指針并將其插入到父頁面（current Level（0） + 1） 中。即在 Level 1。
5. 節點指針的格式為（子頁中的最小鍵，子頁號）。第 5 頁的最小鍵是 (11,1)。在父級插入記錄 ((11,1),5)。
6. Level 1 的父頁面尚不存在。 MySQL 創建第 7 頁和指向第 7 頁的游標。
7. 將 ((11,1),5) 插入第 7 頁。
8. 現在，返回到 Level 0 并創建從第 5 頁到第 6 頁的鏈接，反之亦然。
9. Level 0 的游標現在指向兄弟頁第 6 頁。
10. 將 (44,4) 插入第 6 頁。

(44,4) 插入

下一個插入 - (55,5) 和 (66,6) - 很簡單，在第 6 頁。

(55,5) 和 (66,6)插入

記錄 (77,7) 的插入與 (44,4) 類似，只是父頁面（第 7 頁）已經存在并且它有空間容納另外兩條記錄。先將節點指針 ((44,4),6) 插入第 7 頁，然后將 (77,7) 記錄到同級第 8 頁中。

(77,7) 插入

插入記錄 (88,8) 和 (99,9) 很簡單，因為第 8 頁有兩個空槽。

(88,8) 和 (99,9)插入

下一個插入 (1010, 10)。將節點指針 ((77,7),8) 插入到級別 1 的父頁面（第 7 頁）。

MySQL 在 Level 0 創建兄弟頁 9。將記錄 (1010,10) 插入第 9 頁并將游標更改為該頁。

(1010,10) 插入

提交所有級別的游標。在上面的示例中，數據庫在級別 0 提交第 9 頁，在級別 1 提交第 7 頁。我們現在有一個自下而上構建的完整 B+-樹索引！

索引填充因子

全局變量 innodb_fill_factor 設置 Btree 索引頁面中用于插入的空間量。默認值為 100，表示使用整個頁面（不包括頁眉、頁尾）。聚集索引具有 innodb_fill_factor = 100 的豁免。在這種情況下，1/16 的聚集索引頁面空間保持空閑。 也就是說。 6.25% 的空間是為未來的 DML 保留的。

innodb_fill_factor 值 80 意味著 MySQL 使用 80% 的頁面用于插入，并留下 20% 用于將來的更新。
如果 innodb_fill_factor 為 100，則沒有剩余空間可用于將來插入二級索引。如果您希望在添加索引后表上有更多的 DML，DML 可能會導致頁面拆分以及再次合并。在這種情況下，建議使用 80-90 之間的值。此變量值還會影響OPTIMIZE TABLE或ALTER TABLE DROP COLUMN、ALGORITHM=INPLACE索引語句的索引重建。

您不應該使用太低的值——例如低于 50——因為索引會占用更多的磁盤空間。值越低，索引中的頁面就越多，索引統計信息采樣可能不是最佳的。優化器可能會選擇具有次優統計信息的錯誤查詢計劃。

排序索引構建的優勢

1. 沒有頁面拆分（不包括壓縮表）和合并。
2. 沒有重復查找插入位置（頁面反復讀取，IO較多）。
3. 插入不會記錄 redo 日志（頁面分配除外），因此重做日志子系統的壓力較小。

缺點

沒有……嗯，好的，有一個，值得單獨發表一篇博文??敬請關注！

【原文地址】：MySQL InnoDB Sorted Index Builds