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一、前言
数据页与数据页之间通过双向链表进行关联，数据行之前是单向链表，大致如图：
数据行之间的关联，如图：
每个数据行的头部有个数据类型，来表明当前行：
- 2 ：表示最小行
- 0 ：表示普通数据行
- 3 ： 表示最大行
页分裂 核心目标：保证下一个数据页里的主键值都比上一个数据页里的主键值要大。
在一个表里不停的插入数据，会涉及到 页分裂 的过程：
在增加一个新的数据页的时候，实际上会把前一个数据页里主键值较大的挪动到新的数据页里来，然后把新插入的主键值较小的数据挪到上一个数据页里去，保证新数据页里的主键值一定比上一个数据页里的主键值大。
二、索引
问题1：主键的索引是如何设计的，以及如何根据主键索引查询？
假设要搜 id = 5 的数据，那如何知道这数据在哪个数据页里？
在没有索引的情况下，其实在物理层面都是全表扫描，依次扫描每个数据页内部的每个数据行。
针对主键设计一个索引，即生成一个 主键目录：把每个数据页的页号，还有数据页里最小的主键值放在一起，组成一个索引的目录。如图：
那么查询的时候，先到主键目录找到对应的数据页，再在数据页里找到对应的数据行。
问题2：索引如何用 B+ 树来实现的？
在上一问的情况下，数据逐渐增多，索引也逐渐增多，从而形成索引页，如图：
Tips：子索引页中包含对应的数据页，可以指向对应的数据页。
为了加快搜索效率，从而引入 B+ 树，如图：
一颗大的 B+ 树 索引数据结构里，叶子节点就是数据页本身，那么就可以称这颗 B+ 树索引为聚簇索引。
在 InnoDb 存储引擎里，对数据增删改查直接对聚簇索引里的数据页进行操作。
问题3：如何对主键外的其他字段建立索引？
针对其他字段建立索引，例如
name字段。
当插入数据的时候：
- 把完整数据插入到聚簇索引的叶子节点的数据页里去，并维护好聚簇索引
- 其他字段建立的索引为单独的
B+树，并维护
比如给 name 字段建立一个索引，这会生成一颗 B+ 树，如图：
B+树的叶子节点是数据页，这个数据页里的数据行仅仅存放主键字段和name字段。
当根据 name 字段搜索的时候：
SELECT * FROM table WHERE name = 'yy';
-
从
name字段的索引B+树里的根节点开始一层层查找，一直到叶子节点的数据页里，找到对应name的主键值Tips: 这找到主键值 -
那得到这行数的其他的值，那么就需要 回表。
根据上步拿到的主键值，再到聚簇索引里去查找
同样联合索引也一样，例如 name + age。
问题4：插入数据如何维护不同索引的 B+ 树？
如果有多个索引，那么这些索引树都需要被维护才行。
即一边维护聚簇索引，一边维护其他索引树。
问题5：联合索引查询原理 和 全值匹配规则
设计系统，一般都是设计联合索引：为了尽可能让索引数量少一些，避免磁盘占用过多，增删改性能太差。
有一张学生分数表：
基本属性有：学生、科目、分数 有主键
id，联合索引：stu、subject、score
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `stu_score` (
`id` INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`stu` VARCHAR(32) NOT NULL COMMENT '学生',
`subject` VARCHAR(32) NOT NULL COMMENT '科目',
`score` INT UNSIGNED NOT NULL COMMENT '分数',
`create_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT current_timestamp COMMENT '创建时间',
`modify_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT current_timestamp ON UPDATE current_timestamp COMMENT '更新时间',
PRIMARY KEY (`id`),
INDEX `idx_stu_subject_score` (`stu`, `subject`, `score`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT '学生分数表';
数据有：
| 主键 | 学生 | 科目 | 分数 |
|---|---|---|---|
| 13 | 拉拉 | 英语 | 89 |
| 43 | 西西 | 英语 | 99 |
| 22 | 咚咚 | 英语 | 79 |
| 111 | 哈哈 | 英语 | 100 |
联合索引的索引树，如图：
全等值查询，就可以用上这个联合索引：
SELECT id FROM stu_score WHERE stu = '拉拉' AND subject = '英语' AND score = 100;
常见索引使用规则：
- 等值匹配：
WHERE里的字段和字段顺序 跟 联合索引的一模一样 - 最左侧列匹配
- 最左前缀匹配原则
- 范围查找规则
- 等值匹配 + 范围匹配规则
1. 最左侧列匹配
联合索引是：KEY(stu, subject, score)
不一定必须要在 WHERE 语句里根据三个字段来查，只要根据最左侧的部分字段来查。
例如，均可：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu;SELECT * FROM stu_score WHERE stu AND subject;SELECT * FROM stu_score WHERE stu AND subject AND score;
2. 最左前缀匹配原则
例如使用 like 语法来查。
这可基于索引来查找：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu LIKE '拉%';
这不能基于索引来查找：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu LIKE '%拉';
3. 范围查找规则
如果有范围查询，只有对联合索引里最左侧的列进行范围查询才能用到索引。
例如：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu < '拉拉' AND stu > '西西';;
这样就不能：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu < '拉拉' AND stu > '西西' AND subject < '英语';
4. 等值匹配 + 范围匹配规则
例如：
SELECT * FROM stu_score WHERE stu = '拉拉' AND subject < '英语' AND score < 100 AND score > 60;
可以用 stu 在索引里准确定位到一批数据，这些数据按照 subject 顺序排列，所以 subject < '英语' 也会基于索引来查找。
但 score < 100 不能用索引。
问题6：排序如何才能用到索引
会遇到 filesort ，这是基于磁盘文件排序。
建立索引 INDEX(xx1, xx2, xx3) ，ORDER BY xx1, xx2, xx3; , 要么都加 DESC 降序排列：ORDER BY xx1 DESC, xx2 DESC, xx3 DESC;
问题7：分组如何才能用到索引
group by 和 order by 用上的索引的原理和条件都是差不多，本质都是在 group by 和 order by 之后的字段顺序和联合索引中的从最左侧开始和字段顺序一致。
通常而言，对于 group by 后的字段，最好也按照联合索引里的最左侧的字段开始，按顺序排列开。
