為什么Mysql用B+樹(shù)做索引而不用B樹(shù)

先從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的角度來(lái)答。
應(yīng)該知道B-樹(shù)和B+樹(shù)最重要的一個(gè)區(qū)別就是B+樹(shù)只有葉節(jié)點(diǎn)存放數(shù)據(jù),其余節(jié)點(diǎn)用來(lái)索引,而B(niǎo)-樹(shù)是每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)都會(huì)有Data域。
這就決定了B+樹(shù)更適合用來(lái)存儲(chǔ)外部數(shù)據(jù),也就是所謂的磁盤(pán)數(shù)據(jù)。
從Mysql(Inoodb)的角度來(lái)看,B+樹(shù)是用來(lái)充當(dāng)索引的,一般來(lái)說(shuō)索引非常大,尤其是關(guān)系性數(shù)據(jù)庫(kù)這種數(shù)據(jù)量大的索引能達(dá)到億級(jí)別,所以為了減少內(nèi)存的占用,索引也會(huì)被存儲(chǔ)在磁盤(pán)上。
那么Mysql如何衡量查詢(xún)效率呢?磁盤(pán)IO次數(shù)。B-樹(shù)(B類(lèi)樹(shù))的特點(diǎn)就是每層節(jié)點(diǎn)數(shù)目非常多,層數(shù)很少,目的就是為了就少磁盤(pán)IO次數(shù),當(dāng)查詢(xún)數(shù)據(jù)的時(shí)候,最好的情況就是很快找到目標(biāo)索引,然后讀取數(shù)據(jù),使用B+樹(shù)就能很好的完成這個(gè)目的,但是B-樹(shù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有data域(指針),這無(wú)疑增大了節(jié)點(diǎn)大小,說(shuō)白了增加了磁盤(pán)IO次數(shù)(磁盤(pán)IO一次讀出的數(shù)據(jù)量大小是固定的,單個(gè)數(shù)據(jù)變大,每次讀出的就少,IO次數(shù)增多,一次IO多耗時(shí)啊!),而B(niǎo)+樹(shù)除了葉子節(jié)點(diǎn)其它節(jié)點(diǎn)并不存儲(chǔ)數(shù)據(jù),節(jié)點(diǎn)小,磁盤(pán)IO次數(shù)就少。這是優(yōu)點(diǎn)之一。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是什么,B+樹(shù)所有的Data域在葉子節(jié)點(diǎn),一般來(lái)說(shuō)都會(huì)進(jìn)行一個(gè)優(yōu)化,就是將所有的葉子節(jié)點(diǎn)用指針串起來(lái)。這樣遍歷葉子節(jié)點(diǎn)就能獲得全部數(shù)據(jù),這樣就能進(jìn)行區(qū)間訪問(wèn)啦。

(數(shù)據(jù)庫(kù)索引采用B+樹(shù)的主要原因是 B樹(shù)在提高了磁盤(pán)IO性能的同時(shí)并沒(méi)有解決元素遍歷的效率低下的問(wèn)題。正是為了解決這個(gè)問(wèn)題,B+樹(shù)應(yīng)運(yùn)而生。B+樹(shù)只要遍歷葉子節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)整棵樹(shù)的遍歷。而且在數(shù)據(jù)庫(kù)中基于范圍的查詢(xún)是非常頻繁的,而B(niǎo)樹(shù)不支持這樣的操作(或者說(shuō)效率太低))

至于MongoDB為什么使用B-樹(shù)而不是B+樹(shù),可以從它的設(shè)計(jì)角度來(lái)考慮,它并不是傳統(tǒng)的關(guān)系性數(shù)據(jù)庫(kù),而是以Json格式作為存儲(chǔ)的nosql,目的就是高性能,高可用,易擴(kuò)展。首先它擺脫了關(guān)系模型,上面所述的優(yōu)點(diǎn)2需求就沒(méi)那么強(qiáng)烈了,其次Mysql由于使用B+樹(shù),數(shù)據(jù)都在葉節(jié)點(diǎn)上,每次查詢(xún)都需要訪問(wèn)到葉節(jié)點(diǎn),而MongoDB使用B-樹(shù),所有節(jié)點(diǎn)都有Data域,只要找到指定索引就可以進(jìn)行訪問(wèn),無(wú)疑單次查詢(xún)平均快于Mysql(但側(cè)面來(lái)看Mysql至少平均查詢(xún)耗時(shí)差不多)。

總體來(lái)說(shuō),Mysql選用B+樹(shù)和MongoDB選用B-樹(shù)還是以自己的需求來(lái)選擇的。

B樹(shù)相對(duì)于紅黑樹(shù)的區(qū)別

在大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)候,紅黑樹(shù)往往出現(xiàn)由于樹(shù)的深度過(guò)大而造成磁盤(pán)IO讀寫(xiě)過(guò)于頻繁,進(jìn)而導(dǎo)致效率低下的情況。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況,我們知道要獲取磁盤(pán)上數(shù)據(jù),必須先通過(guò)磁盤(pán)移動(dòng)臂移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在的柱面,然后找到指定盤(pán)面,接著旋轉(zhuǎn)盤(pán)面找到數(shù)據(jù)所在的磁道,最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)。磁盤(pán)IO代價(jià)主要花費(fèi)在查找所需的柱面上,樹(shù)的深度過(guò)大會(huì)造成磁盤(pán)IO頻繁讀寫(xiě)。根據(jù)磁盤(pán)查找存取的次數(shù)往往由樹(shù)的高度所決定,所以,只要我們通過(guò)某種較好的樹(shù)結(jié)構(gòu)減少樹(shù)的結(jié)構(gòu)盡量減少樹(shù)的高度,B樹(shù)可以有多個(gè)子女,從幾十到上千,可以降低樹(shù)的高度。

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