B-/B+樹看 MySQL索引結構
B-樹
B-樹,這裡的 B 表示 balance( 平衡的意思),B-樹是一種多路自平衡的搜尋樹。
它類似普通的平衡二叉樹，不同的一點是B-樹允許每個節點有更多的子節點。
下圖是 B-樹的簡化圖：
B-樹
B-樹有如下特點:
- 所有鍵值分佈在整顆樹中；
- 任何一個關鍵字出現且只出現在一個結點中；
- 搜尋有可能在非葉子結點結束；
- 在關鍵字全集內做一次查詢,效能逼近二分查詢；
B+ 樹
B+樹是B-樹的變體，也是一種多路搜尋樹, 它與 B- 樹的不同之處在於：
- 所有關鍵字儲存在葉子節點出現，內部節點（非葉子節點）並不儲存真正的 data
- 為所有葉子結點增加了一個鏈指標
簡化 B+樹 如下圖：
B+樹
為什麼使用B-/B+ 樹
紅黑樹等資料結構也可以用來實現索引，但是檔案系統及資料庫系統普遍採用B-/+Tree作為索引結構。
MySQL 是基於磁碟的資料庫系統,索引往往以索引檔案的形式儲存的磁碟上，索引查詢過程中就要產生磁碟I/O消耗，相對於記憶體存取，I/O存取的消耗要高几個數量級,索引的結構組織要儘量減少查詢過程中磁碟I/O的存取次數。
為什麼使用B-/+Tree，還跟磁碟存取原理有關。
區域性性原理與磁碟預讀
由於磁碟的存取速度與記憶體之間效率差異比較大，為了提高效率，要儘量減少磁碟I/O，磁碟往往不是嚴格按需讀取，而是每次都會預讀，磁碟讀取完需要的資料，會順序向後讀一定長度的資料放入記憶體。而這樣做的理論依據是電腦科學中著名的 區域性性原理 ：
當一個數據被用到時，其附近的資料也通常會馬上被使用，程式執行期間所需要的資料通常比較集中
由於磁碟順序讀取的效率很高(不需要尋道時間，只需很少的旋轉時間)，因此對於具有區域性性的程式來說，預讀可以提高I/O效率.預讀的長度一般為頁(page)的整倍數。
MySQL(使用InnoDB引擎),將記錄按照頁的方式進行管理,每頁大小預設為16K(這個值可以修改).linux 預設頁大小為4K
使用B+樹的優勢
- B+樹更適合外部儲存,由於內節點無 data 域,一個結點可以儲存更多的內結點,每個節點能索引的範圍更大更精確,也意味著 B+樹單次磁碟IO的資訊量大於B-樹,I/O效率更高。
- Mysql是一種關係型資料庫，區間訪問是常見的一種情況，B+樹葉節點增加的鏈指標,加強了區間訪問性，可使用在範圍區間查詢等，而B-樹每個節點 key 和 data 在一起，則無法區間查詢。
MySQL索引實現
MySQL存在多種儲存引擎的選擇，不同儲存引擎對索引的實現是不同的，下面對常見儲存引擎InnoDB和MyISAM儲存引擎的索引實現進行討論
InnoDB索引實現
使用B+樹作為索引結構，資料檔案本身就是索引檔案。資料檔案按照B+樹的結構進行組織，葉節點的data域儲存完整的資料記錄，索引的key即為表的主鍵。
下圖為 主鍵索引 示意圖。
InnoDB主索引
可以看到葉節點包含了完整的資料記錄，這種索引叫做聚集索引，聚集索引使得搜尋主鍵非常高效。
因為InnoDB的資料檔案本身要按主鍵聚集，所以InnoDB要求表必須有主鍵（MyISAM可以沒有），如果沒有顯式指定，則MySQL系統會自動選擇一個可以唯一標識資料記錄的列作為主鍵，如果不存在這種列，則MySQL自動為InnoDB表生成一個隱含欄位作為主鍵，這個欄位長度為6個位元組，型別為長整形。
下圖為 輔助索引 示意圖，InnoDB輔助索引的data域儲存的是主鍵的值。搜尋輔助索引需要先根據輔助索引獲取到主鍵值，再根據主鍵到主索引中獲取到對應的資料記錄。
InnoDB輔助索引
MyISAM索引實現
MyISAM引擎使用B+Tree作為索引結構，葉節點的data域存放的是資料記錄的地址。下圖是MyISAM索引的原理圖：
MyISAM主索引
假設我們以Col1為主鍵，可以看出MyISAM的索引檔案僅僅儲存資料記錄的地址。
在MyISAM中，主索引和輔助索引（Secondary key）在結構上沒有任何區別，只是主索引要求key是唯一的，而輔助索引的key可以重複。
如果我們在Col2上建立一個輔助索引，則此索引的結構如下圖所示：
MyISAM輔助索引