1202索引原理 页*

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一、innodb存储引擎索引概述:
innodb存储引擎支持两种常见的索引:B+树索引和哈希索引。
innodb支持哈希索引是自适应的,innodb会根据表的使用情况自动生成哈希索引。
B+树索引就是传统意义上的索引,是关系型数据库中最常用最有效的索引。B+树是从最早的平衡二叉树演变而来,但是B+树不是一个二叉树。B+中的B不代表二叉(Binary),而是代表平衡(Balance)。
 
注意:B+树索引并不能找到一个键值对应的具体行。b+树索引只能查到被查找数据行所在的页,然后数据库通过把页读入内存,再在内存中查找,最后得到结果。
 
 
二、理解B+树算法
B+树是为磁盘及其他存储辅助设备而设计一种平衡查找树(不是二叉树)。B+树中,所有记录的节点按大小顺序存放在同一层的叶节点中,各叶节点用指针进行连接。
 
下面演示一个B+数结构,高度为2,每页可放4条记录,扇出(fan out)为5。从下图1可以看出,所有记录都在页节点中,并且为顺序存放,我们从最左边的叶节点开始遍历,可以得到所有键值的顺序排序:5、10、15、20、25、30、50、55、60、65、75、80、85、90.
1
 
                             图1  高度为2的B+树
 
(1) B+树的插入操作
B+树的插入必须保证插入后叶节点的记录依然排序。同时要考虑插入B+树的三种情况,每种情况都可能导致不同的插入算法。如下表所示:
a
 
 
我们实例分析B+树的插入,在图1的B+树中,我们需要插入28这个值。因为Leaf Page和Index page都没有满,我们直接将记录插入叶节点就可以了。如下图2所示:
                                                                           
2
                                      图2  插入键值28
 
下面我们再插入70这个值,这时Leaf Page已经满了,但是Index Page还没有满,符合上面的第二种情况。这时插入Leaf Page的情况为
50、55、60、65、70.我们根据中间的值60拆分叶节点,可得到下图3所示(双项链表指针依然存在,没有画出):
 
3                                                                 
                                               图3 插入键值70
 
最后我们再插入95,这个Leaf Page和Index Page都满了,符合上面第三种情况。需要做2次拆分,如下图4所示:
                                                                           
4
                                               图4 插入键值95
 
可以看到,不管怎么变化,B+树总会保持平衡。但是为了保持平衡,对于新插入的键值可能需要做大量的拆分页操作。B+树主要用于磁盘,拆分意味着磁盘的操作,应该在可能的情况下尽量减少页的拆分。因此,B+树提供了旋转功能。旋转发生在Leaf Page已经满了,但是左右兄弟节点没有满的情况下。这时B+树并不是急着做页的拆分,而是旋转。旋转结果如图5所示,可以看到旋转操作使B+树减少了一次页的拆分操作,高度仍然为2.
2
                                        图5 B+树的旋转操作
 
 
(2) B+树的删除操作
B+树使用填充因子来控制数的删除变化。填充因子可以设置的最小值为50%。B+树的删除操作同样保证删除后叶节点的记录依然排序。
根据填充因子的变化,B+树删除依然需要考虑三种情况,如下表所示:
b
 
根据图4的B+树,我们进行删除操作,首先删除键值为70的这条记录,该记录符合上表第一种情况,删除后如下图6所示:
 
6                                                       
                                            图6 删除键值70
 
接着我们删除键值为25的记录,这也是属于上表第一种情况,不同的是该值还是index page中的值。因此在删除Leaf Page中的25后,还需要将25的右兄弟节点28更新到Index Page中,如下图7所示(图中有两个笔误,红色为修正值):
7                                                                     
                                                 图7 删除键值28
 
最后我们删除键值为60的记录。删除Leaf page键值为60的记录后,其填充因子小于50%。需要做合并操作。同样在删除Index page中相关记录后需要做Index Page的合并操作。
 
 
三、B+树索引介绍
B+树索引的本质是B+树在数据库中的实现。但是B+树索引有一个特点是高扇出性,因此在数据库中,B+树的高度一般在2到3层。也就是说查找某一键值的记录,最多只需要2到3次IO开销。按磁盘每秒100次IO来计算,查询时间只需0.0.2到0.03秒。
 
数据库中B+树索引分为聚集索引(clustered index)和非聚集索引(secondary index).这两种索引的共同点是内部都是B+树,高度都是平衡的,叶节点存放着所有数据。不同点是叶节点是否存放着一整行数据。
原文地址:https://www.cnblogs.com/qcfeng/p/6125465.html