面试题：MySQL中无索引查找低效性的具体体现

Question

请详细阐述在MySQL数据库中，无索引查找在数据量较大时，相较于有索引查找，在性能方面会出现哪些明显的低效表现，例如在磁盘I/O、CPU资源占用等方面。

Answer 1

磁盘I/O方面

1. 全表扫描：
   • 无索引查找时，数据库需要对整个表进行扫描。例如，一张包含100万条记录的表，若要查找符合某条件的记录，数据库必须从第一条记录开始，依次读取每一条记录，直到找到所有符合条件的记录。这意味着可能要读取整个表的数据块，导致大量的磁盘I/O操作。
   • 相比之下，有索引查找可以通过索引快速定位到数据所在的位置，只需要读取少量的数据块，大大减少了磁盘I/O。例如，在B - Tree索引中，通过索引树的快速定位，可能只需要读取几个索引块和对应的数据块就能找到目标数据。
2. 顺序与随机I/O：
   • 无索引查找可能导致随机I/O。由于表中的数据存储不一定是按照查询条件有序的，在全表扫描过程中，磁盘磁头可能频繁地在不同的物理位置移动来读取数据块，这会增加磁盘寻道时间，降低I/O效率。
   • 有索引查找在一定程度上更倾向于顺序I/O。例如，对于范围查询，B - Tree索引可以按顺序访问索引节点，进而按顺序访问对应的数据块，减少磁盘磁头的移动，提高I/O效率。

CPU资源占用方面

1. 数据比较次数：
   • 无索引查找时，对于每一条读取到的记录，CPU都需要将其与查询条件进行比较。在大数据量下，如100万条记录，就需要进行100万次甚至更多的比较操作，这会消耗大量的CPU资源。
   • 有索引查找由于能快速定位到可能符合条件的数据，CPU只需要对这些少量的数据进行比较，大大减少了比较次数，从而降低了CPU的负担。
2. 处理开销：
   • 无索引查找涉及到全表数据的读取和处理，数据库需要花费更多的CPU资源来管理这些数据的读取、缓存和处理流程。例如，数据库需要在内存中管理更多的数据页，处理数据的加载和卸载等操作，这些都会增加CPU的开销。
   • 有索引查找可以利用索引结构的特性，如B - Tree索引的有序性，通过较少的操作就能定位到数据，减少了数据库内部的处理逻辑，降低了CPU资源的占用。