MySQL的底层搜索结构B-树与B+树

传统用来搜索的平衡二叉树有很多，如 AVL 树，红黑树等。这些树在一般情况下查询性能非常好，但当数据非常大的时候它们就无能为力了。原因当数据量非常大时，内存不够用，大部分数据只能存放在磁盘上，只有需要的数据才加载到内存中。而内存的读取速度和磁盘的读取速度相差了好几个数量级，磁盘读取时间远远超过了数据在内存中比较的时间。这说明程序大部分时间会阻塞在磁盘 IO 上。那么我们如何提高程序性能？减少磁盘 IO 次数，像 AVL 树，红黑树这类平衡二叉树，由于会有很从设计上无法“迎合”磁盘。比如，如果使用平衡二叉树作为搜索结构，平衡二叉树的深度约为log2N，而对于每一层的搜索就是一次I/O操作，这样，如果是一个海量数据集的存储，那通过二叉树的搜索效率会很低。

B-树概述
B-树,这里的 B 表示 balance( 平衡的意思),B-树是一种多路自平衡的搜索树（B树是一颗多路平衡查找树）
它类似普通的平衡二叉树，不同的一点是B-树允许每个节点有更多的子节点。下图是 B-树的简化图.

B-树有如下特点:

1.所有键值分布在整颗树中（索引值和具体data都在每个节点里）；
2.任何一个关键字出现且只出现在一个结点中；
3.搜索有可能在非叶子结点结束（最好情况O(1)就能找到数据）；
4.在关键字全集内做一次查找,性能逼近二分查找；

多叉的好处非常明显，有效的降低了B-树的高度，为底数很大的 log n，底数大小与节点的子节点数目有关，一般一棵B-树的高度在3层左右。层数低，每个节点区确定的范围更精确，范围缩小的速度越快（比二叉树深层次的搜索肯定快很多）。

B+树概述
B+树是B-树的变体，也是一种多路搜索树, 它与 B- 树的不同之处在于:

所有关键字存储在叶子节点出现,内部节点(非叶子节点并不存储真正的 data)
为所有叶子结点增加了一个链指针
简化 B+树 如下图

因为内节点并不存储 data，所以一般B+树的叶节点和内节点大小不同，而B-树的每个节点大小一般是相同的。

B-树和B+树的区别
1.B+树内节点不存储数据，所有 data 存储在叶节点导致查询时间复杂度固定为 log n。而B-树查询时间复杂度不固定，与 key 在树中的位置有关，最好为O(1)。
2. B+树叶节点两两相连可大大增加区间访问性，可使用在范围查询等，而B-树每个节点 key 和 data 在一起，则无法区间查找。
3.B+树更适合外部存储。由于内节点无 data 域，每个节点能索引的范围更大更精确。

MyISAM与InnoDB 的区别:

1. InnoDB支持事务，MyISAM不支持，对于InnoDB每一条SQL语言都默认封装成事务，自动提交，这样会影响速度，所以最好把多条SQL语言放在begin和commit之间，组成一个事务；

2. InnoDB支持外键，而MyISAM不支持。对一个包含外键的InnoDB表转为MYISAM会失败；

3. InnoDB是聚集索引，使用B+Tree作为索引结构，数据文件是和（主键）索引绑在一起的（表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构），必须要有主键，如果没有主键，会自动添加一个主键，，通过主键索引效率很高。但是辅助索引需要两次查询，先查询到主键，然后再通过主键查询到数据。因此，主键不应该过大，因为主键太大，其他索引也都会很大。MyISAM是非聚集索引，也是使用B+Tree作为索引结构，索引和数据文件是分离的，索引保存的是数据文件的指针。主键索引和辅助索引是独立的。也就是说：InnoDB的B+树主键索引的叶子节点就是数据文件，辅助索引的叶子节点是主键的值；而MyISAM的B+树主键索引和辅助索引的叶子节点都是数据文件的地址指针。

4. InnoDB不保存表的具体行数，执行select count(*) from table时需要全表扫描。而MyISAM用一个变量保存了整个表的行数，执行上述语句时只需要读出该变量即可，速度很快（注意不能加有任何WHERE条件）；

5. MyISAM表格可以被压缩后进行查询操作。

6. InnoDB支持表、行(默认)级锁，而MyISAM支持表级锁。

7. InnoDB表必须有唯一索引（如主键）（用户没有指定的话会自己找/生产一个隐藏列Row_id来充当默认主键），而Myisam可以没有。

8. Innodb存储文件有frm、ibd，而Myisam是frm、MYD、MYI.
   （1）Innodb：frm是表定义文件，ibd是数据文件

   （2）Myisam：frm是表定义文件，myd是数据文件，myi是索引文件