『SQL』拜托,别再问我什么是 B+ 树了( 三 )
内存放不下 ,我们可以把它放到磁盘嘛 , 磁盘空间比内存大多了 , 但新的问题又来了 , 我们知道内存与磁盘的读取速度相差太大了 , 通常内存是纳秒级的 , 而磁盘是毫秒级的 , 读取同样大小的数据 , 两者可能相差上万倍 , 于是上一步我们计算的 27 次查询如果放在磁盘中来看就非常要命了(查找一个节点可以认为是一次磁盘 IO , 也就是说有 27 次磁盘 IO!) , 27 次查询是否可以优化?
可以很明显地观察到查询次数和树高有关 , 那树高和什么有关 , 很明显和每个节点的子节点个数有关 , 即 N 叉树中的 N , 假设现在有 16 个数 , 我们分别用二叉树和五叉树来构建 , 看下树高分别是多少
本文插图
本文插图
可以看到如果用二叉树, 要遍历 5 个节点 , 如果用五叉树, 只要遍历 3 次 , 一下少了两次磁盘 IO , 回过头来看 上文的一亿个节点 , 如果我们用 100 叉树来构建 , 需要几次 IO 呢
本文插图
可以看到 , 最多遍历五次(实际上根节点一般存在内存里的 , 所以可以认为是 4 次)!磁盘 IO 一下从 27 减少到了 5!性能可以说是大大提升了,有人说 5 次还是太多 , 是不是可以把 100 叉树改成 1000 或 10000 叉树呢 , 这样 IO 次数不就就能进一步减少了 。
这里我们就需要了解页(page)的概念 , 在计算机里 , 无论是内存还是磁盘 , 操作系统都是按页的大小进行读取的(页大小通常为 4 kb) , 磁盘每次读取都会预读 , 会提前将连续的数据读入内存中 , 这样就避免了多次 IO , 这就是计算机中有名的局部性原理 , 即我用到一块数据 , 很大可能这块数据附近的数据也会被用到 , 干脆一起加载 , 省得多次 IO 拖慢速度 ,这个连续数据有多大呢 , 必须是操作系统页大小的整数倍 , 这个连续数据就是 MySQL 的页 , 默认值为 16 KB , 也就是说对于 B+ 树的节点 , 最好设置成页的大小(16 KB) , 这样一个 B+ 树上的节点就只会有一次 IO 读 。
那有人就会问了 , 这个页大小是不是越大越好呢 , 设置大一点 , 节点可容纳的数据就越多 , 树高越小 , IO 不就越小了吗 , 这里要注意 , 页大小并不是越大越好 , InnoDB 是通过内存中的缓存池(pool buffer)来管理从磁盘中读取的页数据的 。 页太大的话 , 很快就把这个缓存池撑满了 , 可能会造成页在内存与磁盘间频繁换入换出 , 影响性能 。
通过以上分析 , 相信我们不难猜测出 N 叉树中的 N 该怎么设置了 , 只要选的时候尽量保证每个节点的大小等于一个页(16kb)的大小即可 。
本文插图
页分裂与页合并 现在我们来看看开头的问题 ,为啥推荐自增 id 作为主键 , 自建主键不行吗 , 有人可能会说用户的身份证是唯一的 , 可以用它来做主键 , 假设以身份证作主键 , 会有什么问题呢 。
B+ 树为了维护索引的有序性 , 每插入或更新一条记录的时候 , 会对索引进行更新 。 假设原来基于身份证作索引的 B+ 树如下(假设为二叉树, 图中只列出了身份证的前四位)
本文插图
【『SQL』拜托,别再问我什么是 B+ 树了】
现在有一个开头是 3604 的身份证对应的记录插入 db, 此时要更新索引 , 按排序来更新的话 , 显然这个 3604 的身份证号应该插到左边节点 3504 后面(如下图示 , 假设为二叉树) 。
推荐阅读
- ■面试官求你了,别再问我HTTPS
- @原创 别再看不起千元机,这4款好评度高过旗舰,最低仅999起!
- 【婷小姐】原创 别再看不起千元机,这4款好评度高过旗舰,最低仅999起!
- 『手机大魔王』别再被骗了,iphone6S真不卡,能再战5年?网友:自欺欺人罢了
- 【比特币】挖出来的币都值钱吗?别再浪费时间了
- 『即时战略游戏』别再说玩游戏浪费时间,国外研究玩游戏能锻炼视觉反应力
- 卡顿@手机卡顿影响使用,原因不过就是这3点,别再傻傻换新机了!
- 手机:别再说5G手机贵 备好3000元就能拥有它们
- 「」别再浪费时间修图了!一键出片它不香吗?
- [用户]90后上珍爱网玩线上相亲了?让爸妈别再蹲相亲角了!