面试题：MySQL中InnoDB数据页如何与B+树索引协作实现快速查询

Question

在MySQL的InnoDB存储引擎中，数据以数据页的形式存储，同时使用B+树索引来加速查询。请阐述一下数据页和B+树索引在执行查询操作时是如何相互配合的，例如在简单的单条件查询场景下，具体的查找流程是怎样的？

Answer 1

1. B+树索引结构概述
   • B+树是一种多路平衡查找树，所有数据记录都存放在叶子节点，非叶子节点仅用于索引引导。叶子节点之间通过双向链表相连，方便范围查询。
2. 单条件查询流程
   • 解析SQL：MySQL首先对SQL语句进行词法、语法解析，确定要查询的表、列以及查询条件。例如，对于SELECT * FROM users WHERE id = 10;，明确要从users表中查询id为10的记录。
   • 定位索引：MySQL查询优化器根据查询条件，决定是否使用索引以及使用哪个索引。如果id列上有B+树索引，优化器会选择使用该索引。
   • B+树查找：
     • 从B+树的根节点开始，根节点存储了指向子节点的指针以及该子节点索引键值的范围。例如，根节点可能有指针分别指向id范围为1 - 1000、1001 - 2000等子节点。
     • 比较查询条件id = 10与根节点中各子节点索引键值范围，找到对应的子节点。假设id = 10落在1 - 1000范围，就顺着该范围对应的指针进入子节点。
     • 重复上述过程，在子节点中继续查找，直到到达叶子节点。叶子节点存储了实际的id值以及对应数据记录在数据页中的地址（通常是页号和偏移量）。
   • 数据页读取：
     • 根据B+树叶子节点获取到的数据记录在数据页中的地址，MySQL从磁盘读取对应的数据页到内存的缓冲池中。
     • 在数据页中，根据偏移量定位到具体的数据记录，将其返回给客户端。
3. 数据页的作用
   • 数据页是InnoDB存储引擎中数据存储的基本单位。它包含了多条数据记录，在B+树索引定位到具体数据记录所在的数据页地址后，数据页被读取以获取实际的数据。同时，数据页中的记录按照一定的格式组织，有记录头、数据字段等，方便数据的存储和读取。