索引，是數據庫中非常重要的一類對象。在數據庫中增加索引，是常見的一種優化手段，特別是對于查詢語句的優化，很多都可以通過增加索引方式來解決。在分布式數據庫情況下，索引又有所不同，其較單機或集中式數據庫在設計、管理、優化方面有一定的差異。本文針對國內主流的一些分布式數據庫，針對索引功能做了個小調研，希望對大家能有所幫助。這里特別感謝來自奧神貝斯、平凱星辰、阿里云、騰訊云、金篆信科、萬里開源老師的協助。

1. 索引概述

（1）索引優點與缺點

索引作為一種可選的數據結構，可有效提升基于索引字段的查詢性能，用戶可根據業務自身需求進行選擇。其優點非常明顯，即在不修改SQL語句的前提下可以加速查詢，其原理是因為通過掃描索引減少了對原表的訪問，進而節省了查詢IO，提升性能。但索引也不是什么“銀彈”，其缺點非常明顯，索引作為一種數據庫的結構，只要占據存儲空間并會導致數據維護成本的提高。此外，隨著業務調整變化，原索引也需要人工維護。

（2）分布式下索引特殊性

在分布式數據庫中，數據是采用分片方式存儲，即表中的數據存在在不同節點上。在索引中需要記錄索引列及對應在原表中的位置，故其使用維護成本是比較高的。而且數據的拆分情況下，數據規模減少了很多，是否還需要通過索引加速訪問也值得商榷。很多單機或集中式數據庫遷移到分布式數據庫時，其對應的索引策略是不建議直接平移過來，需要結合分片設計做單獨考慮。

（3）索引使用建議

如何更好地使用索引，有一些通用的建議：

• 索引建立，應遵循最左前綴原則。
• 盡量選擇基數較高的字段，所謂索引字段。
• 為經常參加過濾、關聯、排序的字段創建索引。
• 可以利用覆蓋索引，有效避免回表操作。

針對分布式數據庫中的索引，有些不同的建議：

• 減少不必要的全局索引，因為其維護代價很高。
• 在數據分片下，數據規模進一步縮小，需考慮創建索引的必要性。

2. 索引能力大對比

近些年來，國內涌現出一大批分布式數據庫產品，其架構不同、功能各異。用戶在使用時，面臨一個普遍問題就是選型，作為重要的考察功能之一，索引也是大家非常關注的一點。這里針對國內的一些主流分布式數據庫在索引功能上的情況，做了個簡單調研。

TiDB中的索引都被認為是全局索引，故不存在本地索引說法。

（1）索引類型

這里談的索引類型，是指索引是否有獨立的數據分布模式。也就是說，索引是否是按照跟表相同的數據分布方式，還是自己獨立一套。前者通常被稱為本地索引、局部索引，后者則被稱為全局索引、二級索引等。對于本地索引而言，由于其數據分布與表相同，因此如果想使用使用是需要配合分區鍵的，能精確定位到分區的場景。對于全局索引而言，則沒有這個限制，可以按照非分區鍵的維度進行查詢。通常全局索引也是使用在不包含分區鍵的多維度查詢場景。當然其付出的代價也很大，每一筆數據都有可能會演化為跨機的分布式事務，對數據庫的吞吐、延時等都會造成影響。這里可參考下網上一篇評測報告。因此通常建議嚴格區分場景，優先使用本地索引來解決，確實不能解決的再考慮全局索引，但也要嚴格控制全局索引的個數。從產品上來看，大部分分布式數據庫產品都支持了全局索引，這也是為了迎合用戶之前基于單機/集中式數據庫的使用習慣。當然這里還是強調下，在分布式數據庫中不能一味遷就原有的結構設計，為了獲得性能與效率的平衡，是需要考慮在應用側做些妥協的。這里需要注意的是 TiDB，因其數據天然具備的自動拆分特點，其索引都可被視為全局索引。

（2）支持表類型

在分布式數據庫中，索引支持在哪些表中創建。很多分布式數據庫支持創建分區表(或叫分片表)，也支持創建非分區表。對應的索引是否支持在不同類型的表上創建。一般情況下，分區表上可以創建分區索引(可能是全局的或本地的)，非分區表沒有創建分區索引的意義。從產品來看，大部分產品都支持在不同類型的表上創建索引。TiDB 因其自身技術設計，其表都為分區表，因此不涉及這個問題。

（3）索引唯一性

唯一索引可以確保表中的某個字段(或組合)的唯一性。在分布式數據庫中，由于數據分片存儲，確保唯一性是個挺難的事。因此大多數情況下，唯一索引是包含分區鍵的組合索引，這樣維護的代價相對較小。從產品上看，上述產品都支持了索引的唯一性。

（4）索引列個數

索引字段可支持一個或多個。從產品上看，上述產品都支持單鍵索引和復合索引。

（5）索引有序

索引作為一種有序的數據存儲結構，可以按照數據升序順序存儲，也可以按降序存儲，因此創建的索引就有升序索引和降序索引。在進行數據排序類訪問時(如Order By)，可利用索引的有序性來提升訪問性能。當訪問操作需要按照不同于索引排序的方式訪問時(如對索引列降序訪問，但只存在升序索引)，有的數據庫是可以利用升序索引來解決，有的則只能退化為表掃描方式解決。例如在MySQL 8.0中就支持“Backward index scan”來解決此問題。從產品來看，部分產品支持降序索引，部分產品還不支持。

（6）特殊索引

除了常規的 BTree 索引外，有些數據庫還支持特殊類型的索引，這里舉例如空間索引和函數索引。前者是一種用于加速空間數據的查詢的特殊索引類型，主要應用于地理信息系統（GIS）和空間數據處理領域；后者則是支持對函數或者表達式做索引。這些能力無疑會擴展索引的使用范圍。從產品上看，廠商能力參差不齊，特別是針對空間索引。

（7）其他能力

索引的其他能力，這里列舉了幾種常見的。一是索引提示，針對復雜數據訪問場景或優化器尚不穩定時，提示是一種有效的應急/規避手段。上述產品也都支持了此功能。索引合并，是指 Index Merge 功能，大部分產品已經支持，少數產品還不行。索引可見性則是指優化器是否忽略該索引，這對于索引維護、系統優化有一定幫助，上述產品也都支持了。最后則是索引強一致，這也是對索引的最基本要求，也是數據庫與中間件產品的差異，上述產品也都支持。