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数据
是如何被访问的
(一)SQLS如何访问没有建立索引的数据表

Heap译成汉语叫做“堆”,其本义暗含杂乱无章、无序的意思,前面提到数据值被写进数据页时, 由于每一行记录之间并没有特定的顺序,所以行与行的顺序就是随机无序的,当然表中的数据页也就是无序的,而表中所有数据页就形成了“堆”,可以说,一张没有索引的数据表,就像一个只有书柜而没有索引卡片柜的图书馆,书柜里面塞满了一“堆”乱七八糟的图书,当读者对管理员提交查询请求后,管理员就一头钻进书库,对照查找内容,从头开始一架一柜的逐本查找,运气好的话,在第一个书架的第一本书就找到了,运气不好的话,到最后一个书架的最后一本书才找到。

SQLS在接到查询请求时,首先会分析sysindexes表中一个叫做索引标志符(INDID:IndexID)的字段的值,如果该值为0,表示这是一张数据表,而不是索引表,SQLS就会使用sysindexes表中的另外一个字段-----也就是在前面提到过的firstIAM值中找到该表的IAM页链,也就是所有数据页集合。

这就是对一个没有建立索引的数据表进行数据查找的方式,是不是很没效率?对于没有索引的表,对于一“堆”这样的记录,SQLS也只能这样做,而且更没劲的是,即使在第一行就查找到了被查询的记录,SQLS仍然要从头到尾的将表扫描一次,这种查询称为“遍历”,又叫“表扫描”。

(二)SQLS如何访问建立非聚集索引的数据表

如前所述,非聚集索引可以建多个,具有B树结构、其叶级节点不包括数据页,只包含索引行,假定一个表中只有非聚集索引,则每个索引行包含的非聚集索引键值以及行定位符(ROWID,RID),他们指向具有该键值的数据行,每一个RID有文件ID、页编号和在页中行的编号组成。

当INDID的值在2-250之间时,意味着表中存在非聚集索引页,此时,SQLS调用ROOT字段的值指向非聚集索引B树的ROOT,在其中查找与被查询最相近的值,然后根据这个值找到在非叶级节点中的页号,然后顺藤摸瓜,在叶级节点相应的页面中找到该值的RID,最后根据这个RID在Heap中定位所在的页和行并返回到查询端。

例如:假定在lastname上建立了非聚集索引,则执行select * from Member where lastname=’ota’时,查询过程是:

1、 SQLS查询INDID的值为2;

2、立即从根出发,在非叶级节点中定位最接近ota的值Martin,并查到其位于叶级页面的第61页;

3、仅在叶级页面的第61页的martin下寻找ota的RID,其RID显示为N:706:4,表示lastname字段中名为ota的记录,位于堆的第706页的第4行,N表示文件的ID值,与数据无关,

4、根据上述信息,SQLS立即在堆的第706页第4行,将该记录“揪”出来并显示于前台(客户端)。视表的数据量大小,整个查询过程费时从百分之几毫秒到数毫秒不等。

在谈到索引基本概念的时候,我们就提到了这种方式:图书馆的前台有很多索引卡片柜,里面分成若干的类别,诸如按照姓名笔画或者拼音顺序,作者笔画或者拼音顺序等,但有两点不同之处:

1、收银卡片上记录了每本书摆放的具体位置----位于某柜某架的第几本----而不是特殊编号;

2、书籍上并没有那个“特殊编号”,管理员在索引柜中查到所需图书的具体位置(RID)后,根据RID直接在书库中的具体位置将书提出来。

显然这种查询方式效率很高,但资源占用极大,因为书库中书的位置随时在发生变化,必然要求管理员花费额外的精力和时间,随时做好索引更新。

(三)SQLS如何访问建立聚集索引的数据表

在聚集索引中,数据所在的数据页是叶级,索引数据所在的索引页是非页级。

查询原理和上述对非聚集索引的查询相似,但由于记录是按照聚集索引中索引键值进行排序,换句话说,聚集索引的索引键值,也就是具体的数据页。

这就好比书库中的书,就是按照书名的拼音在排序,而且也只按照这一种排序方式建立相应的索引卡片,于是查询起来要比上述只建立非聚集索引的方式要简单的多,仍以上面的查询为例:

假定在lastname字段上建立了聚集索引,则执行select * from Member  where lastname=’ota’时,查询过程是:

1、SQLS查询INDID的值为1,这是在系统中只建立了聚集索引的标志;

2、立即从根出发,在非叶级节点中定位最接近ota的值“Martin”,并查到其位于叶级页面的第120页;

3、在位于叶级页面第120页的Martin下搜寻到ota条目,而这一条目已是数据记录本身;

4、将该记录返回客户端。

这一次的效率比第二种方法更高,以至于看起来更美,然而它最大的优点也恰好是它最大的缺点----由于同一张表中同时只能按照一种顺序排列,所以在任何一种数据表中的聚集索引只能建立一个;并且建立聚集索引需要至少相当于源表120%的附加空间,以存放源表的副本和索引中间页。

难道鱼和熊掌就不能兼顾了吗?办法是有的。

(四)SQLS如何访问既有聚集索引,又有非聚集索引的数据表

如果我们在建立非聚集索引之前,先建立了聚集索引的话,那么非聚集索引就可以使用聚集索引的关键字进行检索,就像在图书馆中,前台卡片柜中可以有不同类别的图书索引卡,然而每张卡片上都载明了那个特殊编号----并不是数据存放的具体位置,这样在最大程度上既照顾了数据检索的快捷性,又使索引的日常维护变得更加可行,这是最为科学的检索方法。

也就是说在只建立了非聚集索引的情况下,每一个叶级节点指明了记录的行定位符(RID);而在既有聚集索引又有非聚集索引的情况下,每个叶级节点所指向的是该聚集索引的索引键值,即数据记录本身。

假设聚集索引建立在lastname上,而非聚集索引建立在firstname上,当执行select * from member where firstname=’mike’时,查询过程是:

1、SQLS查询到INDID的值为2;

2、立即从根出发,在firstname的非聚集索引的非叶节点中,定位最接近Mike的值“JOSE”条目;

3、从jose条目下的叶级节点中查到MIKE的逻辑位置----不是RID而是聚集索引的指针;

4、根据这一指针所指处的位置,直接进入位于lastname的聚集索引的叶级页面中到达MIKE数据记录本身;

5、将该记录返回客户端。

这就完全和我们在“索引的基本概念”中讲到的现实场景完全一样了,当数据发生更新的时候,SQLS只负责对具体聚集索引的键值加以维护,而不必考虑非聚集索引。只要我们在ID类的字段上建立聚集索引,而在其他经常需要查询的字段上建立非聚集索引,通过这种科学的有针对性的在一张表上分别建立聚集索引和非聚集索引的方法,我们既享受了索引带来的灵活和快捷,又相对避免了维护索引所导致的大量的额外的资源消耗。

 

索引的优点和不足

索引有一些先天不足。

1、系统要占用大约为表的1.2倍的硬盘和内存空间来保存索引;

2、更新数据的时候,系统必须要有额外的时间来同时对索引进行更新,以维持数据和索引的一致性。

当然建立索引的优点也是显而易见的,在海量数据的情况下,如果合理的建立了索引,只会大大加强SQLS执行查询、对结果进行排序、分组的操作效率。

实践表明,不恰当的索引不但于事无补,反而会降低系统性能,因为大量的索引再进行插入、修改和删除操作时比没有索引要花费更多的系统时间。

在如下字段建立索引,应该是不恰当的:

一很少或从不引用的字段;

二逻辑型的字段,如男或女、是或否等。

综上所述,提高查询效率是以消耗一定的系统资源为代价的,索引不能盲目的建立,必须要有统筹的规划,一定要在“加快查询速度”与“降低修改速度”之间做好平衡,有得必有失,此消则彼长,这是考验一个DBA是否优秀的很重要的指标。

posted on 2018-12-06 14:14 曲洋 阅读(1) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 曾经发表过的技术文章
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