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索引原理&本質(zhì)

MySQL官方解釋?zhuān)核饕菫镸ySQL提高獲取數(shù)據(jù)效率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為了快速查詢(xún)數(shù)據(jù)。索引是滿足某種特定查找算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)以某種方式指向數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高效查找數(shù)據(jù)。

B+樹(shù)

MySQL一般以B+樹(shù)作為其索引結(jié)構(gòu)，那么B+樹(shù)有什么特點(diǎn)呢？

樹(shù)度為n的話，每個(gè)節(jié)點(diǎn)指針上限為2n+1

非葉子節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只存儲(chǔ)指針?biāo)饕?；葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)指針

在經(jīng)典B+樹(shù)基礎(chǔ)上增加了順序訪問(wèn)指針，每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)都有指向相鄰下一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的指針，如圖所示。主要為了提高區(qū)間訪問(wèn)的性能，例如要找key為20到50的所有數(shù)據(jù)，只要按著順序訪問(wèn)路線一次性訪問(wèn)所有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。

帶順序訪問(wèn)的B+樹(shù)簡(jiǎn)圖

局部性原理和磁盤(pán)預(yù)讀

那么為什么數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)普遍使用B+樹(shù)作為索引結(jié)構(gòu)，而不選例如紅黑樹(shù)其他結(jié)構(gòu)呢？

首先要先來(lái)介紹下局部性原理和磁盤(pán)預(yù)讀的概念。

一般來(lái)說(shuō)，索引本身較大，不會(huì)全部存儲(chǔ)在內(nèi)存中，會(huì)以索引文件的形式存儲(chǔ)在磁盤(pán)上。所以索引查找數(shù)據(jù)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生磁盤(pán)IO操作，而磁盤(pán)IO相對(duì)于內(nèi)存存取非常緩慢，因此索引結(jié)構(gòu)要盡量減少磁盤(pán)IO的存取次數(shù)。

為了減少磁盤(pán)IO，磁盤(pán)往往會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)讀，會(huì)從某位置開(kāi)始，預(yù)先向后讀取一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存，即局部性原理。因?yàn)榇疟P(pán)順序讀取的效率較高，不需要尋道時(shí)間，因此可以提高IO效率。

預(yù)讀長(zhǎng)度一般為頁(yè)的整數(shù)倍，主存和磁盤(pán)以頁(yè)作為單位交換數(shù)據(jù)。當(dāng)需要讀取的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存時(shí)，觸發(fā)缺頁(yè)中斷，系統(tǒng)會(huì)向磁盤(pán)發(fā)出讀取磁盤(pán)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，磁盤(pán)找到數(shù)據(jù)的起始位置并向后連續(xù)讀取一頁(yè)或幾頁(yè)數(shù)據(jù)載入內(nèi)存，然后中斷返回，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。而一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將B+樹(shù)節(jié)點(diǎn)的大小設(shè)置為一頁(yè)，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)的載入只需要一次IO。

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當(dāng)前名稱(chēng)：什么是MySQL索引原理-創(chuàng)新互聯(lián)
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