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數(shù)據(jù)庫索引，你該了解的幾件事

1．數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲

1.1文件：

我們一旦創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫，都會生成兩個文件：

DataBaseName.mdf: 主文件，這是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)最終存放的地方。

DataBaseName.ldf:日志文件，由數(shù)據(jù)操作產(chǎn)生的一系列日志記錄。

1.2分區(qū)：

在一個給定的文件中，為表和索引分配空間的基本存儲單位。 1個區(qū)占64KB,由8個連續(xù)的頁組成。 如果一個分區(qū)已滿，但需存一條新的記錄，那么該記錄將占用整個新分區(qū)的空間。

1.3 頁：

分區(qū)中的一個分配單位。這是實際數(shù)據(jù)行最終存放的地方。 頁用于存儲數(shù)據(jù)行。

Sql Server有多種類型的頁：

Data, Index,BLOB,GAM(Global Allocation Map),SGAM,PFS(Page Free Space),IAM(Index Allocation Map),BCM(Bulk Changed Map)等。

數(shù)據(jù)庫頻道向您推薦：MySQL索引:數(shù)據(jù)庫性能的雙刃劍

2． 索引

2.1.1索引

索引是與表或視圖關(guān)聯(lián)的磁盤上結(jié)構(gòu)，可以加快從表或視圖中檢索行的速度。索引包含由表或視圖中的一列或多列生成的鍵。這些鍵存儲在一個結(jié)構(gòu)（B 樹）中，使 SQL Server 可以快速有效地查找與鍵值關(guān)聯(lián)的行。

通俗點說，索引與表或視圖相關(guān)，旨在加快檢索速度。索引本身占據(jù)存儲空間，通過索引，數(shù)據(jù)便會以B樹形式存儲。因此也加快了查詢速度。

2.1.2聚集索引

聚集索引根據(jù)數(shù)據(jù)行的鍵值在表或視圖中排序和存儲這些數(shù)據(jù)行。索引定義中包含聚集索引列。每個表只能有一個聚集索引，因為數(shù)據(jù)行本身只能按一個順序排序。只有當表包含聚集索引時，表中的數(shù)據(jù)行才按排序順序存儲。如果表具有聚集索引，則該表稱為聚集表。如果表沒有聚集索引，則其數(shù)據(jù)行存儲在一個稱為堆的無序結(jié)構(gòu)中。

通俗點說，聚集索引的頁存儲的是實際數(shù)據(jù)。每個表只能建立唯一的聚集索引，但也可以沒有。

如果建立聚集索引，那么表中數(shù)據(jù)以B樹形式存儲數(shù)據(jù)。

對于聚集索引的理解，打個比方，即英文字典的單詞編排。 英文字典單詞以A,B,C,D….X,Y,Z的形式順序編排，如果我們查找 Good 單詞，我們首先定位到G，然后定位o – o-d. 最終查找到Good，便是good實際存在的地方。

建聚集索引需要至少相當該表120%的附加空間，以存放該表的副本和索引中間頁。

2.1.3非聚集索引

非聚集索引具有獨立于數(shù)據(jù)行的結(jié)構(gòu)。非聚集索引包含非聚集索引鍵值，并且每個鍵值項都有指向包含該鍵值的數(shù)據(jù)行的指針。

從非聚集索引中的索引行指向數(shù)據(jù)行的指針稱為行定位器。行定位器的結(jié)構(gòu)取決于數(shù)據(jù)頁是存儲在堆中還是聚集表中。對于堆，行定位器是指向行的指針。對于聚集表，行定位器是聚集索引鍵。

通俗點說，非聚集索引的頁存儲的是不是實際數(shù)據(jù)，而是實際數(shù)據(jù)的地址。一個表可以存在多個非聚集索引。在Sql Server2005中，每個表最多可以建立249個，而在Sql server2008中，則最多可以建立999個非聚集索引。

對于非聚集索引的理解，即新華字典的“偏旁部首”查字法。遇到您不認識的字，不知道它的發(fā)音，這時候，您就不能按照剛才的方法找到您要查的字，而需要去根據(jù)“偏旁部首”查到您要找的字，然后根據(jù)這個字后的頁碼直接翻到某頁來找到您要找的字。但您結(jié)合“部首目錄”和“檢字表”而查到的字的排序并不是真正的正文的排序方法，比如您查“張”字，我們可以看到在查部首之后的檢字表中“張”的頁碼是672頁，檢字表中“張”的上面是“馳”字，但頁碼卻是63頁，“張”的下面是“弩”字，頁面是390頁。很顯然，這些字并不是真正的分別位于“張”字的上下方，現(xiàn)在您看到的連續(xù)的“馳、張、弩”三字實際上就是他們在非聚集索引中的排序，是字典正文中的字在非聚集索引中的映射。我們可以通過這種方式來找到您所需要的字，但它需要兩個過程，先找到目錄中的結(jié)果，然后再翻到您所需要的頁碼。我們把這種目錄純粹是目錄，正文純粹是正文的排序方式稱為“非聚集索引”。

2.1.4 覆蓋索引：

覆蓋索引是指那些索引項中包含查尋所需要的全部信息的非聚集索引，這種索引之所以比較快也正是因為索引頁中包含了查尋所必須的數(shù)據(jù),不需去訪問數(shù)據(jù)頁。 如果非聚簇索引中包含結(jié)果數(shù)據(jù),那么它的查詢速度將快于聚集索引。

但是由于覆蓋索引的索引項比較多,要占用比較大的空間。而且update 操作會引起索引值改變。所以如果潛在的覆蓋查詢并不常用或不太關(guān)鍵，則覆蓋索引的增加反而會降低性能。

2.1.5 主鍵和索引

主鍵：表通常具有包含唯一標識表中每一行的值的一列或一組列。這樣的一列或多列稱為表的主鍵 (PK)，用于強制表的實體完整性。在創(chuàng)建或修改表時，您可以通過定義 PRIMARY KEY 約束來創(chuàng)建主鍵。 它是一種唯一索引。

下面是一個簡單的比較表

 

主鍵

聚集索引

用途

強制表的實體完整性

對數(shù)據(jù)行的排序，方便查詢用

一個表多少個

一個表最多一個主鍵

一個表最多一個聚集索引

是否允許多個字段來定義

一個主鍵可以多個字段來定義

一個索引可以多個字段來定義

   

是否允許 null 數(shù)據(jù)行出現(xiàn)

如果要創(chuàng)建的數(shù)據(jù)列中數(shù)據(jù)存在null，無法建立主鍵。
創(chuàng)建表時指定的 PRIMARY KEY 約束列隱式轉(zhuǎn)換為 NOT NULL。

沒有限制建立聚集索引的列一定必須 not null .
也就是可以列的數(shù)據(jù)是 null
參看***一項比較

是否要求數(shù)據(jù)必須唯一

要求數(shù)據(jù)必須唯一

數(shù)據(jù)即可以唯一，也可以不唯一?？茨愣x這個索引的 UNIQUE 設(shè)置。
（這一點需要看后面的一個比較，雖然你的數(shù)據(jù)列可能不唯一，但是系統(tǒng)會替你產(chǎn)生一個你看不到的唯一列）

   

創(chuàng)建的邏輯

數(shù)據(jù)庫在創(chuàng)建主鍵同時，會自動建立一個唯一索引。
如果這個表之前沒有聚集索引，同時建立主鍵時候沒有強制指定使用非聚集索引，則建立主鍵時候，同時建立一個唯一的聚集索引

如果未使用 UNIQUE 屬性創(chuàng)建聚集索引，數(shù)據(jù)庫引擎 將向表自動添加一個四字節(jié) uniqueifier 列。
必要時，數(shù)據(jù)庫引擎 將向行自動添加一個 uniqueifier 值，使每個鍵唯一。此列和列值供內(nèi)部使用，用戶不能查看或訪問。

2.2 索引的存儲結(jié)構(gòu)

2.1.1 整表掃描和索引掃描

整表掃描和索引掃描是Sql Server數(shù)據(jù)庫檢索到數(shù)據(jù)的唯一的兩種方式。除此之外，沒有第三種方式供Sql Server檢索到數(shù)據(jù)。

整表掃描

最直接的檢索方式， Sql Server進行表掃描時，會從表頭開始掃描，直到整個表結(jié)束。 當找到符合條件的記錄，便把該記錄存在結(jié)果集中。對于小數(shù)據(jù)量的表，這是一種很快捷的方式。如果沒有為表創(chuàng)建索引，那么Sql server便按這種方式檢索數(shù)據(jù)。

索引掃描

如果為表創(chuàng)建了索引，在進行檢索前，Sql Server優(yōu)化器會根據(jù)查詢條件，從可用的索引中選擇***化的索引。檢索時，便會遍歷B樹，當找到符合條件的記錄，便把該記錄存在結(jié)果集中。因此，檢索大數(shù)據(jù)量的表，使用索引相對于整表掃描會顯著地提高性能。

2.1.2 B-Tree

2.2.3 聚集索引

   葉子節(jié)點存放的是實際的數(shù)據(jù)。索引的入口點存放在master->sys.indexes中。

2.2.4 非聚集索引

2．4．1 堆上的非聚集索引（Non-clustered index on heap）

與聚集索引很類似。

不同處在：

葉子節(jié)點存放的不是實際數(shù)據(jù)，而是指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)的指針。檢索速度非常接近于聚集索引，比起聚集索引，實際上只是多一步由根據(jù)指針檢索到實際數(shù)據(jù)的過程。

2．4．2 聚集表上的非聚集索引

3． 管理索引

3．1 創(chuàng)建

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. CREATE [UNIQUE] [CLUSTERED|NONCLUSTERED]  
    2. 
  
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  
  3. INDEX  ON ( [ASC|DESC] [,...n])  
    4. 
  
  
  
  
  4. INCLUDE ( [, ...n])  
    5. 
  
  
  
  
  5. [WITH 
    6. 
  
  
  
  
  6. [PAD_INDEX = { ON | OFF }]  
    7. 
  
  
  
  
  7. [[,] FILLFACTOR = ]  
    8. 
  
  
  
  
  8. [[,] IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF }]  
    9. 
  
  
  
  
  9. [[,] DROP_EXISTING = { ON | OFF }]  
    10. 
  
  
  
  
  10. [[,] STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF }]  
    11. 
  
  
  
  
  11. [[,] SORT_IN_TEMPDB = { ON | OFF }]  
    12. 
  
  
  
  
  12. [[,] ONLINE = { ON | OFF }  
    13. 
  
  
  
  
  13. [[,] ALLOW_ROW_LOCKS = { ON | OFF }  
    14. 
  
  
  
  
  14. [[,] ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF }  
    15. 
  
  
  
  
  15. [[,] MAXDOP =   
    16. 
  
  
  
  
  16. ]  
    17. 
  
  
  
  
  17. [ON { |  | DEFAULT }] 
    18.

3．2 修改

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. ALTER INDEX {  | ALL }  
    2. 
  
  
  
  
  2. ON   
    3. 
  
  
  
  
  3. { REBUILD  
    4. 
  
  
  
  
  4. [ [ WITH (  
    5. 
  
  
  
  
  5. [ PAD_INDEX = { ON | OFF } ]  
    6. 
  
  
  
  
  6. | [[,] FILLFACTOR =   
    7. 
  
  
  
  
  7. | [[,] SORT_IN_TEMPDB = { ON | OFF } ]  
    8. 
  
  
  
  
  8. | [[,] IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF } ]  
    9. 
  
  
  
  
  9. | [[,] STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF } ]  
    10. 
  
  
  
  
  10. | [[,] ONLINE = { ON | OFF } ]  
    11. 
  
  
  
  
  11. | [[,] ALLOW_ROW_LOCKS = { ON | OFF } ]  
    12. 
  
  
  
  
  12. | [[,] ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF } ]  
    13. 
  
  
  
  
  13. | [[,] MAXDOP =   
    14. 
  
  
  
  
  14. ) ]  
    15. 
  
  
  
  
  15. | [ PARTITION =   
    16. 
  
  
  
  
  16. [ WITH (   
    17. 
  
  
  
  
  17. [ ,...n ] ) ] ] ]  
    18. 
  
  
  
  
  18. | DISABLE  
    19. 
  
  
  
  
  19. | REORGANIZE  
    20. 
  
  
  
  
  20. [ PARTITION =  ]  
    21. 
  
  
  
  
  21. [ WITH ( LOB_COMPACTION = { ON | OFF } ) ]  
    22. 
  
  
  
  
  22. | SET ([ ALLOW_ROW_LOCKS= { ON | OFF } ]  
    23. 
  
  
  
  
  23. | [[,] ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF } ]  
    24. 
  
  
  
  
  24. | [[,] IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF } ]  
    25. 
  
  
  
  
  25. | [[,] STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF } ]  
    26. 
  
  
  
  
  26. )  
    27. 
  
  
  
  
  27. } [ ; ] 
    28.

3．3 刪除

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. DROP INDEX . 
    2.

4． 使用索引應注意十么

1）聚集索引通常速度優(yōu)于非聚集索引

2) 建索引時應考慮是否有足夠的空間。索引占據(jù)空間,平均約1.2倍數(shù)據(jù)庫本身大小。

3) 在經(jīng)常用于查詢或聚合條件的字段上建立聚集索引。這類查詢條件包括 between, >, <,group by, max,min, count等。

4) 不要在經(jīng)常作為插入，且插入字段無序的列上建立聚集索引。 插入數(shù)據(jù)行會涉及分頁，rebuild索引會消耗大量時間。參考文末"一個不恰當使用聚集索引的例子"。   

5) 在值高度的唯一性字段上建立索引。不能在諸如性別的字段上建立索引。

6) 只有作為索引的***個列包含在查詢條件中，該索引才的作用。

打個比方，我們用偏旁+部首來查漢字，那么偏旁首先必須包括在查詢條件中，只有先定位偏旁，再結(jié)合部首，才能發(fā)揮偏旁+部首來檢索的快速功效。

7) 刪除一直不用的索引。特別是對于刪除和修改比較頻繁的數(shù)據(jù)表，必須考慮如何精華索引。


網(wǎng)站欄目：數(shù)據(jù)庫索引，你該了解的幾件事
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