B+ 树索引

页与树高

MySQL 8.0 InnoDB 以页为单位管理数据。查找既要比较键，也要取得对应页面。命中缓冲池时访问内存，未命中时可能需要存储 I/O。

平衡二叉树每层的分支少，查找路径可能经过较多分散的页面。B+ 树在一个节点中保存多个导航项，一次页访问就能排除大范围的记录，因而树高较低。

InnoDB 默认页大小为 16 KiB，也支持其他页大小。每页能容纳的分支数取决于键宽度、记录开销和填充情况。假设有效扇出为 500，两次分支选择可覆盖约 25 万个叶页；记录总量还取决于每个叶页能存多少记录。

B+ 树结构与查找过程

B+ 树非叶节点用于导航，叶层按键顺序组织记录。等值查找从根页开始，根据分隔键选择子页，逐层缩小范围，最终在叶页定位目标。每一层仍有页内查找成本，但较高扇出减少了需要访问的层数。

查找 id=42 时，根页和中间页选择包含该键的范围，叶页确认记录是否存在。上层页面少且访问频繁，容易命中缓存；叶页的命中率更受工作集大小和访问分布影响。三层树的页面可能都在内存中。

范围查询先定位起点，再沿有序叶层扫描，直到越过上界。这样不必为每条记录重新从根页查找。范围越大，需要扫描的叶页和处理的结果也越多。

InnoDB 记录组织与回表

InnoDB 聚簇索引叶记录包含行数据，二级索引记录包含索引列及主键值。经二级索引确定候选记录后，若查询还需要其中没有保存的列，就需要根据主键访问聚簇索引。这一额外的行访问通常称为回表。

CREATE TABLE demo_orders (
  id BIGINT PRIMARY KEY,
  tenant_id BIGINT NOT NULL,
  created_at DATETIME NOT NULL,
  note VARCHAR(200),
  INDEX idx_tenant_time (tenant_id, created_at)
) ENGINE=InnoDB;

EXPLAIN SELECT id, created_at FROM demo_orders
WHERE tenant_id = 7 AND created_at >= '2026-09-01';

EXPLAIN SELECT id, created_at, note FROM demo_orders
WHERE tenant_id = 7 AND created_at >= '2026-09-01';

第一条查询返回 id 和 created_at，idx_tenant_time 已包含所需列；第二条增加了 note，使用这个二级索引时还需要回表获取它。

索引包含某次查询所需的全部列时，就能覆盖该查询。增加返回列可能失去覆盖效果。小表或筛选后剩余行数较多时，优化器也可能选择其他访问方式，可通过执行计划查看。

二级索引记录还保存主键，因此较宽的主键会增大所有二级索引，减少每页记录数，并占用更多缓存。

来源：InnoDB 聚簇索引与二级索引

联合索引与范围查询

联合索引按完整键的字典序排列。对于 (tenant_id, created_at)，同一租户的记录先集中在相应键范围内，再按时间排列。固定 tenant_id 后查询时间区间，可以将前缀定位与范围扫描结合起来。

created_at 只在同一租户内有序。跨租户按时间排序时，这个索引的顺序无法直接满足要求。

返回列和行数也影响查询成本。只取必要字段可能形成覆盖访问，增加字段可能引入回表，大结果集则增加扫描和传输量。

索引的写入开销

索引改善读路径，同时增加写入维护。插入需要更新聚簇索引及相关二级索引；页空间不足时可能发生分裂；索引列更新会改变相应记录。额外索引因而同时占用存储、缓冲空间和写入资源。

顺序主键通常让插入集中在相邻页面，随机键会让写入分散到更多页面。页分裂是否发生取决于页面剩余空间，写入速度还受并发和负载影响。

设计索引时，先看查询如何过滤、排序以及返回哪些列，再用执行计划检查扫描范围和回表情况。增加索引节省的读开销，还需要与读写比例和维护成本一起比较。