mysql使⽤B+树索引有哪些优势
搞懂这个问题之前,我们⾸先来看⼀下MySQL表的存储结构,再分别对⽐⼆叉树、多叉树、B树和B+树的区别就都懂了。
MySQL的存储结构
表存储结构
单位:表>段>区>页>⾏
在数据库中,不论读⼀⾏,还是读多⾏,都是将这些⾏所在的页进⾏加载。也就是说存储空间的基本单位是页。
⼀个页就是⼀棵树B+树的节点,数据库I/O操作的最⼩单位是页,与数据库相关的内容都会存储在页的结构⾥。
B+树索引结构
1. 在⼀棵B+树中,每个节点为都是⼀个页,每次新建节点的时候,就会申请⼀个页空间
2. 同⼀层的节点为之间,通过页的结构构成了⼀个双向链表
3. ⾮叶⼦节点为,包括了多个索引⾏,每个索引⾏⾥存储索引键和指向下⼀层页⾯的指针
4. 叶⼦节点为,存储了关键字和⾏记录,在节点内部(也就是页结构的内部)记录之间是⼀个单向的链表
B+树页节点结构
有以下⼏个特点
1. 将所有的记录分成⼏个组,每组会存储多条记录,
2. 页⽬录存储的是槽(slot),槽相当于分组记录的索引,每个槽指针指向了不同组的最后⼀个记录
3. 我们通过槽定位到组,再查看组中的记录
查看mysql索引页的主要作⽤是存储记录,在页中记录以单链表的形式进⾏存储。
单链表优点是插⼊、删除⽅便,缺点是检索效率不⾼,最坏的情况要遍历链表所有的节点。因此页⽬录中提供了⼆分查的⽅式,来提⾼记录的检索效率。
B+树的检索过程
我们再来看下B+树的检索过程
1. 从B+树的根开始,逐层到叶⼦节点。
2. 到叶⼦节点为对应的数据页,将数据叶加载到内存中,通过页⽬录的槽采⽤⼆分查的⽅式先到⼀个粗略的记录分
组。
3. 在分组中通过链表遍历的⽅式进⾏记录的查。
为什么要⽤B+树索引
数据库访问数据要通过页,⼀个页就是⼀个B+树节点,访问⼀个节点相当于⼀次I/O操作,所以越快能到节点,查性能越好。
B+树的特点就是够矮够胖,能有效地减少访问节点次数从⽽提⾼性能。
下⾯,我们来对⽐⼀个⼆叉树、多叉树、B树和B+树。
⼆叉树
⼆叉树是⼀种⼆分查树,有很好的查性能,相当于⼆分查。
但是当N⽐较⼤的时候,树的深度⽐较⾼。数据查询的时间主要依赖于磁盘IO的次数,⼆叉树深度越⼤,查的次数越多,性能越差。
最坏的情况是退化成了链表,如下图
为了让⼆叉树不⾄于退化成链表,⼈们发明了AVL树(平衡⼆叉搜索树):任何结点的左⼦树和右⼦树⾼度最多相差1
多叉树
多叉树就是节点可以是M个,能有效地减少⾼度,⾼度变⼩后,节点变少I/O⾃然少,性能⽐⼆叉树好了
B树
B树简单地说就是多叉树,每个叶⼦会存储数据,和指向下⼀个节点的指针。
例如要查9,步骤如下
1. 我们与根节点的关键字 (17,35)进⾏⽐较,9 ⼩于 17 那么得到指针 P1;
2. 按照指针 P1 到磁盘块 2,关键字为(8,12),因为 9 在 8 和 12 之间,所以我们得到指针 P2;
3. 按照指针 P2 到磁盘块 6,关键字为(9,10),然后我们到了关键字 9。
B+树
B+树是B树的改进,简单地说是:只有叶⼦节点才存数据,⾮叶⼦节点是存储的指针;所有叶⼦节点构成⼀个有序链表
B+树的内部节点并没有指向关键字具体信息的指针,因此其内部节点相对B树更⼩,如果把所有同⼀内部节点的关键字存放在同⼀盘块中,那么盘块所能容纳的关键字数量也越多,⼀次性读⼊内存的需要查的关键字也就越多,相对IO读写次数就降低了
例如要查关键字16,步骤如下
1. 与根节点的关键字 (1,18,35) 进⾏⽐较,16 在 1 和 18 之间,得到指针 P1(指向磁盘块 2)
2. 到磁盘块 2,关键字为(1,8,14),因为 16 ⼤于 14,所以得到指针 P3(指向磁盘块 7)
3. 到磁盘块 7,关键字为(14,16,17),然后我们到了关键字 16,所以可以到关键字 16 所对应的数据。
B+树与B树的不同:
1. B+树⾮叶⼦节点不存在数据只存索引,B树⾮叶⼦节点存储数据
2. B+树查询效率更⾼。B+树使⽤双向链表串连所有叶⼦节点,区间查询效率更⾼(因为所有数据都在B+树的叶⼦节点,
扫描数据库只需扫⼀遍叶⼦结点就⾏了),但是B树则需要通过中序遍历才能完成查询范围的查。
3. B+树查询效率更稳定。B+树每次都必须查询到叶⼦节点才能到数据,⽽B树查询的数据可能不在叶⼦节点,也可能
在,这样就会造成查询的效率的不稳定
4. B+树的磁盘读写代价更⼩。B+树的内部节点并没有指向关键字具体信息的指针,因此其内部节点相对B树更⼩,通常
B+树矮更胖,⾼度⼩查询产⽣的I/O更少。
这就是MySQL使⽤B+树的原因,就是这么简单!
以上就是mysql 使⽤B+树索引有哪些优势的详细内容,更多关于MySQL 使⽤B+树索引的资料请关注其它相关⽂章!
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