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一文了解mysql索引的数据结构为什么要用B+树

来源：脚本之家 2022-12-31 19:28:10 0浏览收藏

IT行业相对于一般传统行业，发展更新速度更快，一旦停止了学习，很快就会被行业所淘汰。所以我们需要踏踏实实的不断学习，精进自己的技术，尤其是初学者。今天golang学习网给大家整理了《一文了解mysql索引的数据结构为什么要用B+树》，聊聊数据、结构、Mysql索引、B+树，我们一起来看看吧！

前提： 以下的一些数据结构大家需提前知道，否则看起来会比较有困难，大家也可以按照本文所提到的知识点去主动查阅学习。

1. Hash表？No

因考虑到在数据检索的过程中经常会有范围的查询（如下），而hash表不能提供这种功能。

SELECT * FROM hero WHERE age>5 AND age

使用哈希算法实现的索引虽然可以做到快速检索数据，但是没办法做数据高效范围查找，因此哈希索引是不适合作为 Mysql 的底层索引的数据结构。

2. 二叉查找树(BST)？No

二叉查找树（Binary Search Tree）虽然可以达到范围搜索，但是在树的插入过程中，如果插入的数据本来就是有顺序的，那么就会形成一条链（如下），它的最坏情况是O(n)。

3. 红黑树？No

红黑树虽然看似达到了平衡状态，但是也会有极端情况存在，和上述BST树一样，虽然不会成为链状，但是红黑树会存在右倾的现象。

在数据库中的基本主键自增操作，主键一般都是数百万数千万的，如果红黑树存在这种问题，对于查找性能而言也是巨大的消耗，我们数据库不可能忍受这种无意义的等待的。

4. 平衡二叉树(AVL)？差那么二点意思

平衡二叉树，英文翻译为Balanced Binary Tree，为啥叫AVL呢？ AVL 是大学教授G.M. Adelson-Velsky 和 E.M. Landis 名称的缩写，他们提出的平衡二叉树的概念，为了纪念他们，将平衡二叉树称为 AVL树。

AVL树本质上是一颗二叉查找树，但是它又具有以下特点：

它是一棵空树或它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，
左右两个子树也都是一棵平衡二叉树。

它不存在红黑树这种右倾的现象，也具备数据高效范围查找的能力，但是数据库查询数据的瓶颈在于磁盘的IO，树节点在磁盘空间中存储可能是不连续的，假设我们一次IO读取一个树的节点，此次读入内存的这页中没有其他树的节点，那么每读取一个树的节点，就要进行一次IO，这是多么消耗时间啊，所以我们设计数据库索引时需要首先考虑怎么尽可能减少磁盘 IO 的次数。磁盘读取依靠的是机械运动，分为寻道时间、旋转延迟、传输时间三个部分，这三个部分耗时相加就是一次磁盘IO的时间；这个花费的时间成本是内存访问的十几万倍左右。正是由于磁盘IO是非常昂贵的操作，所以计算机操作系统对此做了优化：预读；每一次IO时，不仅仅把当前磁盘地址的数据加载到内存，同时也把相邻数据也加载到内存缓冲区中。因为局部预读原理说明：当访问一个地址数据的时候，与其相邻的数据很快也会被访问到。每次磁盘IO读取的数据我们称之为一页（page）。一页的大小与操作系统有关，一般为4k或者8k。这也就意味着读取一页内数据的时候，实际上发生了一次磁盘IO。

相关术语解释：

扇区(sector)：

磁盘上的每个磁道被等分成多个弧段，这个弧段便称作扇区（sector）。
扇区是磁盘物理层面的名称，它是实际发生读写的最底层。

磁盘块(IO Block)：

操作系统不与扇区直接进行交互，因为一般情况下一个扇区是512byte，如果1T去用512byte进行划分，那划分的地址空间太多了，为了让操作系统能够寻址到更大的地址空间，操作系统将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，对块进行管理。每个磁盘块可以包括 2、4、8、16、32 或 64 个扇区，这便是磁盘块（IO Block）。
磁盘块是操作系统中出现的名称，文件系统读写数据的最小单位，它同时也被叫做磁盘簇。

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