数据库索引的真正工作原理

作者：Katy Farmer / 产品, 用例
2018 年 10 月 08 日

我对数据库的热爱日益增长，这促使我问了很多关于它们如何工作的问题，而我最近痴迷的是数据库索引。

以前，我知道如果我想要让特定的列或字段比其他列或字段更快，我就对其进行索引。那是我刚开始学习编码时大脑能够处理的全部内容，但是作为一名开发人员的成长意味着扩展我对基础知识的了解，例如数据库索引到底是什么以及它为什么存在。

<figcaption> 作为开发人员，有很多种成长方式</figcaption>

什么是数据库索引？

想象一下，我们正在旧金山寻找我们的朋友 Chris。我们知道她住在旧金山，但我们不知道她的地址。虽然每栋建筑都有一个唯一的地址，使我们能够轻松找到它，但我们需要一种方法将我们要找的人 Chris 与她的唯一地址联系起来。在这种情况下，我们必须敲旧金山的每一扇门，直到找到她。这效率不高（而且可能不是一个好主意）。但是，如果我们有一个目录将 Chris 与她的地址 Nunya Lane 123 号联系起来，我们就可以直接走到那里。

这与数据库索引的原理相同。数据库索引是一种数据结构类型，例如数组或哈希。这只是我们组织数据的一种方式。在本例中，我们将有一个名称索引，指向地址。

<figcaption> 你永远不知道在旧金山谁会来开门</figcaption>

那么，为什么我们需要数据库内部的数据结构，要知道，数据库本身就是一个大的数据结构？

为什么数据库需要索引？

我们在数据库中保存了太多东西——从用户凭据到送到我们家的披萨的经纬度，几乎任何我们认为以后可能需要的东西。如果没有索引，数据库就会像在旧金山敲每一扇门一样，或者以线性方式搜索每个记录。有时，这可以正常工作。但话又说回来，有些数据库存储了数亿条记录，因此线性搜索可能需要十步、525,600 步或 3 亿步。我们必须考虑潜在的步数。如果没有索引，数据库在搜索每个记录以查找匹配项时可能会导致查询速度极慢，这可能会导致等待查询的堆积。延迟和整体响应时间将会增加，任何等待这些查询结果的人要么必须找点爱好，要么更有可能使用不同的应用程序。

应该索引什么？

在决定向我们的数据库添加索引时，我们需要考虑我们的数据。索引每个列或字段也可能产生负面影响。如果我们创建十个索引，则将单个记录写入数据库会变成 11 次写入：一次写入数据库，一次写入每个索引（假设该记录包含所有索引列/字段）。作为指导原则，我们希望索引查找频率最高的数据。写入索引的成本被我们大量数据库查询的性能改进所抵消。

关系数据库索引和 NoSQL 数据库索引之间有什么区别？

在关系数据库中，索引按列创建。我们可以选择任何列甚至列的组合来创建我们的索引。

NoSQL 数据库也可以有索引！由于数据库种类繁多，非关系数据库的世界中几乎没有约定俗成的东西，但它们中的大多数都有关于如何索引数据的优秀文档。我喜欢 InfluxDB 的索引，其中作为标签插入的数据会被索引，而作为字段插入的数据则不会被索引，因此如果我不想考虑索引，我无需考虑太多。

总结

数据库索引是理解我们的数据库如何花费时间和资源的基础部分，创建它们鼓励我们更多地了解我们的应用程序及其生成的数据。我已经感觉更聪明了。