索引的優點和缺點 2

索引的類型
根據索引的順序與數據表的物理順序是否相同，可以把索引分成兩種類型。一種是數據表的物理順序與索引順序相同的聚簇索引，另一種是數據表的物理順序與索引順序不相同的非聚簇索引。

聚簇索引的體系結構
索 引的結構類似於樹狀結構，樹的頂部稱爲葉級，樹的其它部分稱爲非葉級，樹的根部在非葉級中。同樣，在聚簇索引中，聚簇索引的葉級和非葉級構成了一個樹狀 結構，索引的最低級是葉級。在聚簇索引中，表中的數據所在的數據頁是葉級，在葉級之上的索引頁是非葉級，索引數據所在的索引頁是非葉級。在聚簇索引中，數 據值的順序總是按照升序排列。

應該在表中經常搜索的列或者按照順序訪問的列上創建聚簇索引。當創建聚簇索引時，應該考慮這些因素：每 一個表只能有一個聚簇索引，因爲表中數據的物理順序 只能有一個；表中行的物理順序和索引中行的物理順序是相同的，在創建任何非聚簇索引之前創建聚簇索引，這是因爲聚簇索引改變了表中行的物理順序，數據行按 照一定的順序排列，並且自動維護這個順序；關鍵值的唯一性要麼使用UNIQUE關鍵字明確維護，要麼由一個內部的唯一標識符明確維護，這些唯一性標識符是 系統自己使用的，用戶不能訪問；聚簇索引的平均大小大約是數據表的百分之五，但是，實際的聚簇索引的大小常常根據索引列的大小變化而變化；在索引的創建過 程中，SQL Server臨時使用當前數據庫的磁盤空間，當創建聚簇索引時，需要1.2倍的表空間的大小，因此，一定要保證有足夠的空間來創建聚簇索引。

當 系統訪問表中的數據時，首先確定在相應的列上是否存在有索引和該索引是否對要檢索的數據有意義。如果索引存在並且該索引非常有意義，那麼系統使用該索引 訪問表中的記錄。系統從索引開始瀏覽到數據，索引瀏覽則從樹狀索引的根部開始。從根部開始，搜索值與每一個關鍵值相比較，確定搜索值是否大於或者等於關鍵 值。這一步重複進行，直到碰上一個比搜索值大的關鍵值，或者該搜索值大於或者等於索引頁上所有的關鍵值爲止。

非聚簇索引的體系結構
非聚簇索引的結構也是樹狀結構，與聚簇索引的結構非常類似，但是也有明顯的不同。
在非聚簇索引中，葉級僅包含關鍵值，而沒有包含數據行。非聚簇索引表示行的邏輯順序。 非聚簇索引有兩種體系結構：一種體系結構是在沒有聚簇索引的表上創建非聚簇索引，另一種體系結構是在有聚簇索引的表上創建非聚簇索引。

如 果一個數據表中沒有聚簇索引，那麼這個數據表也稱爲數據堆。當非聚簇索引在數據堆的頂部創建時，系統使用索引頁中的行標識符指向數據頁中的記錄。行標識 符存儲了數據所在位置的信息。數據堆是通過使用索引分配圖（IAM）頁來維護的。IAM頁包含了數據堆所在簇的存儲信息。在系統表sysindexes 中，有一個指針指向了與數據堆相關的第一個IAM頁。系統使用IAM頁在數據堆中瀏覽和尋找可以插入新的記錄行的空間。這些數據頁和在這些數據頁中的記錄 沒有任何的順序並且也沒有鏈接在一起。在這些數據頁之間的唯一的連接是IAM中記錄的順序。當在數據堆上創建了非聚簇索引時，葉級中包含了指向數據頁的行 標識符。行標識符指定記錄行的邏輯順序，由文件ID、頁號和行ID組成。這些行的標識符維持唯一性。非聚簇索引的葉級頁的順序不同於表中數據的物理順序。 這些關鍵值在葉級中以升序維持。

當非聚簇索引創建在有聚簇索引的表上的時候，系統使用索引頁中的指向聚簇索引的聚簇鍵。聚簇鍵存儲了 數據的位置信息。如果某一個表有聚簇索引，那麼非聚簇 索引的葉級包含了映射到聚簇鍵的聚簇鍵值，而不是映射到物理的行標識符。當系統訪問有非聚簇索引的表中數據時，並且這種非聚簇索引創建在聚簇索引上，那麼 它首先從非聚簇索引來找到指向聚簇索引的指針，然後通過使用聚簇索引來找到數據。
當需要以多種方式檢索數據時，非聚簇索引是非常有用的。當創建非聚簇索引時，要考慮這些情況：在缺省情況下，所創建的索引是非聚簇索引；在每一個表上面，可以創建不多於249個非聚簇索引，而聚簇索引最多只能有一個。
系統如何訪問表中的數據
一 般地，系統訪問數據庫中的數據，可以使用兩種方法：表掃描和索引查找。第一種方法是表掃描，就是指系統將指針放置在該表的表頭數據所在的數據頁上，然後 按照數據頁的排列順序，一頁一頁地從前向後掃描該表數據所佔有的全部數據頁，直至掃描完表中的全部記錄。在掃描時，如果找到符合查詢條件的記錄，那麼就將 這條記錄挑選出來。最後，將全部挑選出來符合查詢語句條件的記錄顯示出來。第二種方法是使用索引查找。索引是一種樹狀結構，其中存儲了關鍵字和指向包含關 鍵字所在記錄的數據頁的指針。當使用索引查找時，系統沿着索引的樹狀結構，根據索引中關鍵字和指針，找到符合查詢條件的的記錄。最後，將全部查找到的符合 查詢語句條件的記錄顯示出來。
在SQL Server中，當訪問數據庫中的數據時，由SQL Server確定該表中是否有索引存在。如果沒有索引，那麼SQL Server使用表掃描的方法訪問數據庫中的數據。查詢處理器根據分佈的統計信息生成該查詢語句的優化執行規劃，以提高訪問數據的效率爲目標，確定是使用 表掃描還是使用索引。
索引的選項
在創建索引時，可以指定一些選項，通過使用這些選項，可以優化索引的性能。這些選項包括FILLFACTOR選項、PAD_INDEX選項和SORTED_DATA_REORG選項。
使 用FILLFACTOR選項，可以優化插入語句和修改語句的性能。當某個索引頁變滿時，SQL Server必須花費時間分解該頁，以便爲新的記錄行騰出空間。使用FILLFACTOR選項，就是在葉級索引頁上分配一定百分比的自由空間，以便減少頁 的分解時間。當在有數據的表中創建索引時，可以使用FILLFACTOR選項指定每一個葉級索引節點的填充的百分比。缺省值是0，該數值等價於100。在 創建索引的時候，內部索引節點總是留有了一定的空間，這個空間足夠容納一個或者兩個表中的記錄。在沒有數據的表中，當創建索引的時候，不要使用該選項，因 爲這時該選項是沒有實際意義的。另外，該選項的數值在創建時指定以後，不能動態地得到維護，因此，只應該在有數據的表中創建索引時才使用。
PAD_INDEX 選項將FILLFACTOR選項的數值同樣也用於內部的索引節點，使內部的索引節點的填充度與葉級索引的節點中的填充度相同。如果沒有 指定FILLFACTOR選項，那麼單獨指定PAD_INDEX選項是沒有實際意義的，這是因爲PAD_INDEX選項的取值是由FILLFACTOR選 項的取值確定的。
當創建聚簇索引時，SORTED_DATA_REORG選項清除排序，因此可以減少建立聚簇索引所需要的時間。當在一個已經 變成碎塊的表上創建或者重建聚 簇索引時，使用SORTED_DATA_REORG選項可以壓縮數據頁。當重新需要在索引上應用填充度時，也使用該選項。當使用 SORTED_DATA_REORG選項時，應該考慮這些因素：SQL Server確認每一個關鍵值是否比前一個關鍵值高，如果都不高，那麼不能創建索引；SQL Server要求1.2倍的表空間來物理地重新組織數據；使用SORTED_DATA_REORG選項，通過清除排序進程而加快索引創建進程；從表中物理 地拷貝數據；當某一個行被刪除時，其所佔的空間可以重新利用；創建全部非聚簇索引；如果希望把葉級頁填充到一定的百分比，可以同時使用 FILLFACTOR選項和SORTED_DATA_REORG選項。
索引的維護
爲了維護系統性能，索引在創建之後，由於頻繁地對數據進行增加、刪除、修改等操作使得索引頁發生碎塊，因此，必須對索引進行維護。
使 用DBCC SHOWCONTIG語句，可以顯示錶的數據和索引的碎塊信息。當執行DBCC SHOWCONTIG語句時，SQL Server瀏覽葉級上的整個索引頁，來確定表或者指定的索引是否嚴重碎塊。DBCC SHOWCONTIG語句還能確定數據頁和索引頁是否已經滿了。當對錶進行大量的修改或者增加大量的數據之後，或者表的查詢非常慢時，應該在這些表上執行 DBCC SHOWCONTIG語句。當執行DBCC SHOWCONTIG語句時，應該考慮這些因素：當執行DBCC SHOWCONTIG語句時，SQL Server要求指定表的ID號或者索引的ID號，表的ID號或者索引的ID號可以從系統表sysindexes中得到；應該確定多長時間使用一次 DBCC SHOWCONTIG語句，這個時間長度要根據表的活動情況來定，每天、每週或者每月都可以。
使用DBCC DBREINDEX語句重建表的一個或者多個索引。當希望重建索引和當表上有主鍵約束或者唯一性鍵約束時，執行DBCC DBREINDEX語句。除此之外，執行DBCC DBREINDEX語句還可以重新組織葉級索引頁的存儲空間、刪除碎塊和重新計算索引統計。當使用執行DBCC DBREINDEX語句時，應該考慮這些因素：根據指定的填充度，系統重新填充每一個葉級頁；使用DBCC DBREINDEX語句重建主鍵約束或者唯一性鍵約束的索引；使用SORTED_DATA_REORG選項可以更快地創建聚簇索引，如果沒有排列關鍵值， 那麼不能使用DBCC DBREINDEX語句；DBCC DBREINDEX語句不支持系統表。另外，還可以使用數據庫維護規劃嚮導自動地進行重建索引的進程。
統計信息是存儲在SQL Server中的列數據的樣本。這些數據一般地用於索引列，但是還可以爲非索引列創建統計。SQL Server維護某一個索引關鍵值的分佈統計信息，並且使用這些統計信息來確定在查詢進程中哪一個索引是有用的。查詢的優化依賴於這些統計信息的分佈準確 度。查詢優化器使用這些數據樣本來決定是使用表掃描還是使用索引。當表中數據發生變化時，SQL Server週期性地自動修改統計信息。索引統計被自動地修改，索引中的關鍵值顯著變化。統計信息修改的頻率由索引中的數據量和數據改變量確定。例如，如 果表中有10000行數據，1000行數據修改了，那麼統計信息可能需要修改。然而，如果只有50行記錄修改了，那麼仍然保持當前的統計信息。除了系統自 動修改之外，用戶還可以通過執行UPDATE STATISTICS語句或者sp_updatestats系統存儲過程來手工修改統計信息。使用UPDATE STATISTICS語句既可以修改表中的全部索引，也可以修改指定的索引。
使用SHOWPLAN和STATISTICS IO語句可以分析索引和查詢性能。使用這些語句可以更好地調整查詢和索引。SHOWPLAN語句顯示在連接表中使用的查詢優化器的每一步以及表明使用哪一 個索引訪問數據。使用SHOWPLAN語句可以查看指定查詢的查詢規劃。當使用SHOWPLAN語句時，應該考慮這些因素。SET SHOWPLAN_ALL語句返回的輸出結果比SET SHOWPLAN_TEXT語句返回的輸出結果詳細。然而，應用程序必須能夠處理SET SHOWPLAN_ALL語句返回的輸出結果。SHOWPLAN語句生成的信息只能針對一個會話。如果重新連接SQL Server，那麼必須重新執行SHOWPLAN語句。STATISTICS IO語句表明輸入輸出的數量，這些輸入輸出用來返回結果集和顯示指定查詢的邏輯的和物理的I/O的信息。可以使用這些信息來確定是否應該重寫查詢語句或者 重新設計索引。使用STATISTICS IO語句可以查看用來處理指定查詢的I/O信息。
就象SHOWPLAN語句一樣，優化器隱藏也用來 調整查詢性能。優化器隱藏可以對查詢性能提供較小的改進，並且如果索引策略發生了改變，那麼這種優化器隱 藏就毫無用處了。因此，限制使用優化器隱藏，這是因爲優化器隱藏更有效率和更有柔性。當使用優化器隱藏時，考慮這些規則：指定索引名稱、當 index_id爲0時爲使用表掃描、當index_id爲1時爲使用聚簇索引；優化器隱藏覆蓋查詢優化器，如果數據或者環境發生了變化，那麼必須修改優 化器隱藏。