B树与LSM树的核心权衡写放大读性能可预测性与事务锁

[[LSM树用内存表加WAL兼顾写入速度与崩溃安全]]和[[B树用固定大小页面树保证O-logn深度 并靠WAL防崩溃损坏]]的经验法则是：LSM树写入更快，B树读取更快，但这只是起点，真正 的权衡藏在细节里。写放大是理解两者代价的关键概念——”数据库生命周期中每次写入用户 数据，最终导致对磁盘执行多次实际写入”。B树至少要写两次每一份数据：一次写WAL，一次 写树页面本身（即使页面里只有几个字节变了，也要整页重写，某些引擎甚至覆盖同一页面 两次以防电源故障导致页面部分更新）。LSM树因为反复压缩合并SSTable，同样会重写数据， 但通常写放大更低、且是把随机写转成顺序写紧凑的SSTable文件（不必覆盖树中多个分散 页面），因此往往能支持比B树更高的写入吞吐量，在磁盘旋转的机械硬盘上这个差异尤其 明显；LSM树也因为不是面向页面、且定期重写去除碎片，磁盘占用通常比B树更紧凑（B树 的页面分裂会留下未充分利用的空间）。代价方面：LSM树的压缩过程会和正在进行的读写 竞争有限的磁盘带宽，如果压缩跟不上写入速率，未合并段会越堆越多、读取要检查更多 段而变慢，直到磁盘空间耗尽——而且多数基于SSTable的引擎不会主动限制写入速率，需要 人工监控；这导致LSM树查询响应时间在高百分位点上有时会明显不可预测，不如B树的行为 稳定。此外B树有个结构性优势：每个键只存在于索引里的一处位置，而日志结构引擎可能 在不同段里保留同一个键的多个副本，这让B树更适合需要基于键范围加锁来实现强事务 隔离的数据库——锁可以直接挂在B树上，这一点将在事务章节详述。

结构图：

flowchart LR
    A[LSM树] --> A1[写放大通常更低, 顺序写紧凑SSTable]
    A --> A2[写吞吐量通常更高]
    A --> A3[压缩与读写竞争磁盘带宽, 高百分位延迟不可预测]
    A --> A4[同一键可能有多副本分散多段]
    B[B树] --> B1[每份数据至少写两次: WAL+页面本身]
    B --> B2[读取性能更可预测]
    B --> B3[每个键只存在索引一处位置]
    B3 --> B4[更适合基于键范围加锁的事务隔离]