（3.8）存儲引擎--索引的遍歷與維護
一、遍歷
索引樹的每個節點都是一個頁面。
索引樹有三種類型的節點：根節點、中間節點、葉子節點。
(1) 根節點與中間節點一樣，只包含下一層節點的入口值與入口指針，它們稱為索引節點；
(2) 葉子節點包含要遍歷的數據，對聚集索引而言數據就是表中數據行，對非聚集索引數據是指索引列值和行書簽。
索引的遍歷總是從根節點開始，即先根遍歷，分為兩種：索引掃描和索引查找。
(1) 索引掃描，是指從索引樹的根節點開始，對葉子節點逐個掃描，直至命中所有滿足查找條件的數據；
(2) 索引查找，是指從索引樹的根節點開始，按查找值在索引節點中根據路由信息跳轉，直至葉子節點以命中數據。
B+樹的深度通常小於等於3，計算如下：
以聚集索引為例，簡單計算如下：10個INT列寬度總和為40B，假設聚集索引樹每一層為二叉，共三層，即2^0+2^1+2^2=1*(1-2^3)/(1-2)=7個頁面，4個葉子節點，每個頁面8060K可存儲8060000/40=201500行，乘以4=806000行，如果是三叉、四叉，那麽三層可存儲上千萬至億行的數據，當然在數據量達到這個等級時，通常我們會選擇表分區，那麽B樹深度就更不會突破三層了。
所以索引查找的效率是很高的，在查詢中應該努力構造索引查找，避免索引掃描。
二、插入
2.1、頁空間充足
在已存在數據的表上，創建或重建索引時，可指定填充因子，即在索引樹的每個節點上預留一定的空間，供表中後續增加的數據使用。但如果在創建表的時候就創建了索引，並指定了填充因子，這時的填充因子是無用的，數據庫系統不會刻意去保留頁面的空間。
索引頁面有剩余空間的情況如下圖：
圖1
參考圖1，此時向索引樹中插入一條索引鍵值為31的記錄，步驟如下：
（1）執行索引鍵值=31的查找操作，確定該新記錄應該插入到葉子節點L2中。
（2）檢查L2上是否有足夠的空間來存放當前記錄，這裏假設有足夠的空間；
（3）將記錄45向後移動，插入索引鍵值為31的新記錄。插入之後，10、30、31、45還是順序的，如下圖：
圖2
2.2、頁空間不足
參加圖2，此時再插入一條索引鍵值為32的記錄，步驟如下：
（1）執行索引鍵值=32的查找操作，確定該新記錄應該插入到葉子節點L2中；
（2）檢查L2上是否有足夠的空間來存放當前記錄，這時發現沒有足夠的頁空間，此時需要進行頁面分裂；
（3）向數據庫系統申請一個新的頁面L4，將L2的一半數據移到L4中，並重新鏈接葉子的左右節點，如下圖：
圖3
（4）此時，上層節點也需要生成一個新的葉子節點的指針。這裏的上層節點即根節點，如果上層節點沒有剩余空間的話，同樣也需要進行分裂，這裏有剩余空間，如下圖：
圖4
（5）因為當前記錄的鍵值範圍位於頁分裂的後一半中，將索引鍵值為32的新記錄插入到L4中，如果鍵值範圍位於前一半，則插入到L2中。如果L4的空間不夠存放鍵值為32的新記錄，則L4會繼續進行頁分裂，這裏假設空間足夠，插入結束，如下圖：
圖5
三、刪除
3.1、刪除葉子節點中的記錄
參考圖5，刪除索引鍵值為32的記錄，步驟如下：
（1）執行索引鍵值=32的查找操作，確定該記錄在L4中；
（2）將索引鍵值=32的記錄標記為虛影，但並不立即釋放空間，虛影記錄可用於事務回滾、多版本等；
（3）如果此時L4上的虛影記錄空間被申請使用，虛影記錄就會被擦除；
（4）如果數據頁面最後一條記錄也被刪除，數據頁面會被回收；
3.2、刪除非葉子節點中的記錄
（1）索引節點中的指針被刪除時並不是虛影記錄，但同樣也不釋放空間，直到有新的指針插入時，才會進行空間壓縮；
（2）堆表中數據行被刪除後，頁空間不會被回收，即使是空閑分頁也還是標識為分配狀態，無法被其他對象使用；
註：從理論上講，在兄弟節點頁面空閑空間都小於50%時，應該將兄弟節點合並，即分裂的逆操作，但這樣可能帶來的後果是更頻繁的頁面合並、分裂，成本更大，所以在數據庫系統中通常不進行頁面合並操作，除非rebuild/reorganize索引。
四、更新
4.1、覆蓋更新
如果更新操作能夠在頁內進行原位鍵值替換，那麽就進行覆蓋更新。
4.2、非覆蓋更新
無法進行覆蓋更新時，更新操作被分解為刪除和插入操作。
如果非覆蓋更新過程中，新的記錄比較長，則會在頁面分裂的過程中會帶來數據行的移動：
（1）聚集索引的移動對非聚集索引沒有影響，因為非聚集索引中存儲的是聚集索引的鍵值，分裂並不會改變鍵值；
（2）堆表中的數據頁分裂，會在原記錄處留下一個前轉指針，以告訴非聚集索引去哪裏找新的記錄；
所以數據行的移動對非聚集索引都不會帶來維護的成本，非聚集索引的維護成本來自書簽的變化：
（1）聚集索引的鍵值發生變化或被刪除；
（2）堆表中的數據行被刪除。
轉自：http://blog.51cto.com/qianzhang/1217600
（3.8）存儲引擎--索引的遍歷與維護