什么是哈希索引

哈希索引是基于內(nèi)存的支持，底層結(jié)構(gòu)就是鏈?zhǔn)焦１?，增刪改查的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)。

通過(guò)將索引鍵（如數(shù)據(jù)庫(kù)表的主鍵、Redis 的 Key）經(jīng)過(guò)哈希函數(shù)計(jì)算得到哈希值，再將哈希值映射到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置（槽位），從而快速定位數(shù)據(jù)的物理地址或內(nèi)存地址。

InnoDB自適應(yīng)哈希索引

AHI 完全存儲(chǔ)在 InnoDB 的 緩沖池（Buffer Pool） 中，屬于緩沖池內(nèi)部的一塊專用內(nèi)存區(qū)域，并非獨(dú)立于緩沖池的單獨(dú)內(nèi)存空間。

結(jié)構(gòu)

哈希表數(shù)組（Hash Bucket Array）

• 核心存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：數(shù)組的每個(gè)元素（哈希桶）是一個(gè)指向 “哈希鏈表” 的指針。
• 哈希函數(shù)：InnoDB 會(huì)對(duì)索引鍵（如 B+ 樹索引的鍵值）計(jì)算哈希值，根據(jù)哈希值將鍵值映射到對(duì)應(yīng)的哈希桶。
• 內(nèi)存占用：哈希表數(shù)組的大小由 InnoDB 動(dòng)態(tài)調(diào)整，默認(rèn)初始大小較小，隨熱點(diǎn)數(shù)據(jù)增多而擴(kuò)容（避免哈希沖突過(guò)于頻繁）。

哈希鏈表（Hash Chain）

• 解決哈希沖突：當(dāng)多個(gè)索引鍵的哈希值映射到同一個(gè)哈希桶時(shí)，會(huì)通過(guò)鏈表形式存儲(chǔ)（鏈地址法）。
• 鏈表節(jié)點(diǎn)內(nèi)容：每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ) 3 類核心信息：
  • 索引鍵的完整值（或前綴，取決于 AHI 的構(gòu)建策略）；
  • 對(duì)應(yīng)的 B+ 樹索引類型（聚簇索引 / 二級(jí)索引）；
  • 數(shù)據(jù)頁(yè)在緩沖池中的內(nèi)存地址（或頁(yè)號(hào)），以及頁(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的偏移量（直接定位到具體行數(shù)據(jù)）。

不使用自適應(yīng)哈希索引的查詢過(guò)程

1. 解析與優(yōu)化器決策：優(yōu)化器選擇name二級(jí)索引（等值查詢適合二級(jí)索引），避免全表掃描。
2. 二級(jí)索引 B + 樹遍歷（從根到葉）：
   • 與聚簇索引遍歷邏輯一致：從二級(jí)索引根節(jié)點(diǎn)開始，逐層查找name='苗'對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)，直到葉子節(jié)點(diǎn)。
   • 二級(jí)索引葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)「索引鍵（username）+ 主鍵 id」（如('苗', 100)），通過(guò)二分查找定位到username='苗'對(duì)應(yīng)的主鍵 id=100。
   • 關(guān)鍵：二級(jí)索引遍歷同樣無(wú) AHI 加速，需完整走 B + 樹逐層查找（啟用 AHI 時(shí)，熱點(diǎn)username會(huì)通過(guò)哈希表直接獲取主鍵 id）。
3. 回表查詢（聚簇索引查找）：
   • 拿到主鍵 id=100 后，需通過(guò)聚簇索引查詢完整行數(shù)據(jù)（即回表），回表流程與聚簇索引等值查詢完全一致（從根到葉遍歷 B + 樹，定位葉子節(jié)點(diǎn)的完整行）。
4. 數(shù)據(jù)整合與返回：將回表獲取的完整行數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用。

使用自適應(yīng)哈希索引的查詢過(guò)程

在AHI中，key就是經(jīng)常被訪問(wèn)的索引，value就是索引對(duì)應(yīng)的物理數(shù)據(jù)頁(yè)的位置。

InnoDB 會(huì)持續(xù)監(jiān)控所有索引的查詢操作，尤其是等值查詢。它會(huì)為每個(gè)索引鍵維護(hù)一個(gè)訪問(wèn)計(jì)數(shù)器，記錄其被查詢的次數(shù)。當(dāng)某個(gè)索引鍵的訪問(wèn)次數(shù)達(dá)到內(nèi)部閾值時(shí)，InnoDB 會(huì)將其視為熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，并觸發(fā) AHI 的構(gòu)建。

當(dāng)后續(xù)有相同的等值查詢時(shí)，InnoDB 會(huì)先檢查 AHI 的哈希表：

• 如果找到匹配的索引鍵（哈希命中），直接通過(guò)存儲(chǔ)的物理地址訪問(wèn)數(shù)據(jù)頁(yè)，跳過(guò) B+ 樹的遍歷。
• 如果未找到（哈希未命中），則 fallback 到傳統(tǒng)的 B+ 樹查詢，并更新該索引鍵的訪問(wèn)計(jì)數(shù)器。

基于主鍵的查找，大部分都是哈希查找。

AHI 的哈希表大小是有限的（默認(rèn)占用緩沖池的 1/6），當(dāng)哈希表滿時(shí)，InnoDB 會(huì)根據(jù)LRU（最近最少使用）算法淘汰掉訪問(wèn)頻率較低的索引鍵，為新的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)騰出空間。當(dāng)索引鍵對(duì)應(yīng)的記錄被刪除或更新時(shí)，InnoDB 會(huì)同步更新 AHI 中的對(duì)應(yīng)條目，確保數(shù)據(jù)一致性。

條件

只有滿足以下條件，二級(jí)索引的索引鍵才會(huì)被 InnoDB 自動(dòng)加入到自適應(yīng)哈希索引中：

1. 查詢類型必須是等值查詢

• AHI 僅支持等值查詢（=），不支持范圍查詢（>、<、BETWEEN）、模糊查詢（LIKE）或排序（ORDER BY）等。

2. 索引鍵值的訪問(wèn)頻率足夠高

• InnoDB 會(huì)監(jiān)控索引鍵的訪問(wèn)次數(shù)，只有當(dāng)某個(gè)索引鍵被查詢的次數(shù)達(dá)到一定閾值時(shí)，才會(huì)將其加入 AHI。

• 這個(gè)閾值由 InnoDB 內(nèi)部算法動(dòng)態(tài)決定，無(wú)法手動(dòng)配置。

3. 索引鍵值的選擇性足夠好

• 選擇性是指索引鍵值的唯一程度（選擇性 = 唯一索引值數(shù)量 / 總記錄數(shù)）。

• AHI 更傾向于緩存選擇性高的索引鍵（如主鍵、唯一索引），因?yàn)檫@些索引鍵的等值查詢命中率更高，能顯著提升性能。

• 對(duì)于選擇性極低的索引（如 gender 字段，只有男 / 女兩個(gè)值），即使訪問(wèn)頻率高，InnoDB 也可能不會(huì)將其加入 AHI，因?yàn)楣_突的概率太高，優(yōu)化效果有限。

4. 索引必須是 B+ 樹索引

• AHI 僅作用于 InnoDB 的B+ 樹索引（包括聚簇索引和二級(jí)索引），不支持哈希索引、全文索引或空間索引。

總結(jié)

自適應(yīng)哈希索引可以看作為索引的索引，只有熱索引才有資格建立起哈希索引以方便數(shù)據(jù)頁(yè)的查找。但維護(hù)哈希索引也需要一定的開銷，要根據(jù)具體的情況來(lái)決定是否開啟自適應(yīng)哈希索引。

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