Mysql b+树索引的数据结构

简介

为什么Mysql考虑使用B+树，而不是B树，其实我们可以先了解下B树和B+树的特点来看下。

B树特点

※ 树的每个结点都会存储数据
※ 单次查询不一定要遍历到树的根部，平均查询时间会比较快

image.png

B+树特点

※ 非叶子节点不存储数据，只存储（冗余）索引，索引包含主键和指针
※ 叶子节点才真正存储数据
※ 每个叶子节点互相链表相连，保证了范围查询的时效性(页之间用双向链表连接，数据间用单项链表链接)

image.png

※ B+树只有叶子节点才存储数据，叶子节点包含双向指针指向，所以对于范围查询B+树明显优于B树。
※ IO对性能的影响，B树的每个节点都存储数据，而B+树只有叶子节点才存储数据，每个叶子所以查找相同数据量的情况下，B树的高度更高，IO更频繁，效率自然就降低了。

InnoDB存储单位

InnoDB最小存储单位是页，叶子节点和非叶子节点最小单位都是页，页大小Mysql 默认设定16384字节，约为16KB。

// 可查看innodb_page_size 大小
show GLOBAL VARIABLES like "innodb_page_size";

InnoDB引擎-文件系统-磁盘扇区关系

image.png

image.png

image.png

1）磁盘扇区：磁盘的最小存储单元，默认512字节。
2）文件系统最小单位块(机械硬盘一个扇区512字节，SSD固态硬盘使用4K对齐按照4K扇区规则写入数据)。4k = 8个扇区。尽管一个文件只有1个字节，仍然占用4k空间
3）innodb的所有数据文件（后缀为ibd的文件），他的大小始终都是16384（16k）的整数倍.

InnoDB高度计算

我们假设主键ID为bigint类型，长度为8字节，而指针大小在InnoDB源码中设置为6字节，这样一共14字节
我们一个页中能存放多少这样的索引元素，其实就代表有多少指针，即16384/14=1170;

假设一行记录的数据大小为1k，实际上现在很多互联网业务数据记录大小通常就是1K左右

高度为2的B+树能存放1170×16=18720
高度为3的B+树能存放1170×1170×16 = 21902400

IB+树高度一般为1-3层，它就能满足千万级的数据存储。

在查找数据时一次页的查找代表一次IO，所以通过主键索引查询通常只需要1-3次IO操作即可查找到数据。

一般根节点是常驻内存的，所以一般我们查找千万级别的数据，只需要 2 次磁盘 IO。