Mysql磁盘子系统 mysql磁盘块

1. 存储底层

1.1 硬盘

这里主要解释的是机械硬盘，理解了如何进行IO才能更好的清除MySQL使用B+树的优势。

• 机械硬盘整体结构：硬盘由多个盘片组成，每个盘片包含两个盘面，每个盘面有一个对应的读写磁头（由上到下从0开始编号），。
• 盘面：盘面中灰色的圆环是一条条的磁道（由内到外从0开始编号）；每条磁道上的一个弧段叫做一个扇区，扇区是磁盘的最小读写单位。一个扇区大小一般是512字节，也存在4096字节的。
• 柱面：相同编号的磁道形成一个柱面，柱面数与磁道数相等。
• 磁盘块：window叫做簇，Linux叫做块；相邻的2ⁿ个扇区组合在一起，形成一个磁盘块；操作系统的磁盘管理，以磁盘块作为最小读写单位。一般一个磁盘块是4096字节。

1.2 读取磁盘数据过程（IO）

1. 操作系统将**逻辑块地址（LBA）**传送给磁盘驱动器并启动读取命令；
2. 磁盘驱动器根据逻辑块地址LBA将磁头移动到正确的磁道，盘片开始旋转，将目标扇区转到磁头下；
3. 磁盘控制器将扇区数据等信息传送到一个处于磁盘界面的缓冲区；
4. 磁盘驱动器向操作系统发出“数据就绪”信号；
5. 操作系统从磁盘界面的缓冲区读取数据。

1.3 完成IO的时间

由三部分组成：

1. 寻道时间：将读写磁头移动至正确的磁道上所需要的时间（代价最高）；
2. 旋转延迟时间：盘片旋转将目标扇区移动到读写磁头下方所需要的时间，取决于磁盘转速；
3. 数据传输时间：完成传输数据的所需要的时间，取决于接口的数据传输率。

可以看出大部分因素都是与硬件有关，但移动磁道数是可以通过存储系统来控制。

2. B+ 树

是B树的变种，常用于数据库和操作系统的文件系统中；
MySQL中InnoBD索引就是基于B+ 树实现的。

特点：

1. 分为内部非叶子节点和叶子节点；
2. 内部节点只存储key，不存储具体数据；
3. 叶子节点存储key和具体数据；
4. 所有的叶子节点会形成一条有序链表。

2.1 MySQL使用B+ 树原因

为了减少IO操作数量，把一个节点的大小设计成最小读写单位的大小；InnoBD的最小读写单位是16k。

B+ 树优势：

1. 每个节点存储的key数量多，树的高度低；
2. 所有的具体数据都存在叶子节点上，每次查询都要到叶子节点，查询速度稳定；
3. 所有的叶子节点构成了一个有序链表，区查询方便。

3. B* 树

是B+ 树的变种，给内部节点增加了指向兄弟节点的指针。