索引 與性能--如何讓你的SQL運行得更快(轉)
如何讓你的SQL運行得更快 [推薦!!!]人們在使用SQL時往往會陷入一個誤區,即太關注于所得的結果是否正確,而忽略
了不同的實現方法之間可能存在的性能差異,這種性能差異在大型的或是復雜的數據庫
環境中(如聯機事務處理OLTP或決策支持系統DSS)中表現得尤為明顯。筆者在工作實踐
中發現,不良的SQL往往來自于不恰當的索引設計、不充份的連接條件和不可優化的whe
re子句。在對它們進行適當的優化后,其運行速度有了明顯地提高!下面我將從這三個
方面分別進行總結:
---- 為了更直觀地說明問題,所有實例中的SQL運行時間均經過測試,不超過1秒的均
表示為(< 1秒)。
---- 測試環境--
---- 主機:HP LH II
---- 主頻:330MHZ
---- 內存:128兆
---- 操作系統:Operserver5.0.4
----數據庫:Sybase11.0.3
一、不合理的索引設計
----例:表record有620000行,試看在不同的索引下,下面幾個 SQL的運行情況:
---- 1.在date上建有一非個群集索引
select count(*) from record where date >
'19991201' and date < '19991214'and amount >
2000 (25秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(55秒)
select count(*) from record where date >
'19990901' and place in ('BJ','SH') (27秒)
---- 分析:
----date上有大量的重復值,在非群集索引下,數據在物理上隨機存放在數據頁上,在
范圍查找時,必須執行一次表掃描才能找到這一范圍內的全部行。
---- 2.在date上的一個群集索引
select count(*) from record where date >
'19991201' and date < '19991214' and amount >
2000 (14秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(28秒)
select count(*) from record where date >
'19990901' and place in ('BJ','SH')(14秒)
---- 分析:
---- 在群集索引下,數據在物理上按順序在數據頁上,重復值也排列在一起,因而在范
圍查找時,可以先找到這個范圍的起末點,且只在這個范圍內掃描數據頁,避免了大范
圍掃描,提高了查詢速度。
---- 3.在place,date,amount上的組合索引
select count(*) from record where date >
'19991201' and date < '19991214' and amount >
2000 (26秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(27秒)
select count(*) from record where date >
'19990901' and place in ('BJ', 'SH')(< 1秒)
---- 分析:
---- 這是一個不很合理的組合索引,因為它的前導列是place,第一和第二條SQL沒有引
用place,因此也沒有利用上索引;第三個SQL使用了place,且引用的所有列都包含在組
合索引中,形成了索引覆蓋,所以它的速度是非常快的。
---- 4.在date,place,amount上的組合索引
select count(*) from record where date >
'19991201' and date < '19991214' and amount >
2000(< 1秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(11秒)
select count(*) from record where date >
'19990901' and place in ('BJ','SH')(< 1秒)
---- 分析:
---- 這是一個合理的組合索引。它將date作為前導列,使每個SQL都可以利用索引,并
且在第一和第三個SQL中形成了索引覆蓋,因而性能達到了最優。
---- 5.總結:
---- 缺省情況下建立的索引是非群集索引,但有時它并不是最佳的;合理的索引設計要
建立在對各種查詢的分析和預測上。一般來說:
---- ①.有大量重復值、且經常有范圍查詢
(between, >,< ,>=,< =)和order by
、group by發生的列,可考慮建立群集索引;
---- ②.經常同時存取多列,且每列都含有重復值可考慮建立組合索引;
---- ③.組合索引要盡量使關鍵查詢形成索引覆蓋,其前導列一定是使用最頻繁的列。
二、不充份的連接條件:
---- 例:表card有7896行,在card_no上有一個非聚集索引,表account有191122行,在
account_no上有一個非聚集索引,試看在不同的表連接條件下,兩個SQL的執行情況:
select sum(a.amount) from account a,
card b where a.card_no = b.card_no(20秒)
---- 將SQL改為:
select sum(a.amount) from account a,
card b where a.card_no = b.card_no and a.
account_no=b.account_no(< 1秒)
---- 分析:
---- 在第一個連接條件下,最佳查詢方案是將account作外層表,card作內層表,利用
card上的索引,其I/O次數可由以下公式估算為:
---- 外層表account上的22541頁+(外層表account的191122行*內層表card上對應外層
表第一行所要查找的3頁)=595907次I/O
---- 在第二個連接條件下,最佳查詢方案是將card作外層表,account作內層表,利用
account上的索引,其I/O次數可由以下公式估算為:
---- 外層表card上的1944頁+(外層表card的7896行*內層表account上對應外層表每一
行所要查找的4頁)= 33528次I/O
---- 可見,只有充份的連接條件,真正的最佳方案才會被執行。
---- 總結:
---- 1.多表操作在被實際執行前,查詢優化器會根據連接條件,列出幾組可能的連接方
案并從中找出系統開銷最小的最佳方案。連接條件要充份考慮帶有索引的表、行數多的
表;內外表的選擇可由公式:外層表中的匹配行數*內層表中每一次查找的次數確定,乘
積最小為最佳方案。
---- 2.查看執行方案的方法-- 用set showplanon,打開showplan選項,就可以看到連
接順序、使用何種索引的信息;想看更詳細的信息,需用sa角色執行dbcc(3604,310,30
2)。
三、不可優化的where子句
---- 1.例:下列SQL條件語句中的列都建有恰當的索引,但執行速度卻非常慢:
select * from record where
substring(card_no,1,4)='5378'(13秒)
select * from record where
amount/30< 1000(11秒)
select * from record where
convert(char(10),date,112)='19991201'(10秒)
---- 分析:
---- where子句中對列的任何操作結果都是在SQL運行時逐列計算得到的,因此它不得不
進行表搜索,而沒有使用該列上面的索引;如果這些結果在查詢編譯時就能得到,那么
就可以被SQL優化器優化,使用索引,避免表搜索,因此將SQL重寫成下面這樣:
select * from record where card_no like
'5378%'(< 1秒)
select * from record where amount
< 1000*30(< 1秒)
select * from record where date= '1999/12/01'
(< 1秒)
---- 你會發現SQL明顯快起來!
---- 2.例:表stuff有200000行,id_no上有非群集索引,請看下面這個SQL:
select count(*) from stuff where id_no in('0','1')
(23秒)
---- 分析:
---- where條件中的'in'在邏輯上相當于'or',所以語法分析器會將in ('0','1')轉化
為id_no ='0' or id_no='1'來執行。我們期望它會根據每個or子句分別查找,再將結果
相加,這樣可以利用id_no上的索引;但實際上(根據showplan),它卻采用了"OR策略"
,即先取出滿足每個or子句的行,存入臨時數據庫的工作表中,再建立唯一索引以去掉
重復行,最后從這個臨時表中計算結果。因此,實際過程沒有利用id_no上索引,并且完
成時間還要受tempdb數據庫性能的影響。
---- 實踐證明,表的行數越多,工作表的性能就越差,當stuff有620000行時,執行時
間竟達到220秒!還不如將or子句分開:
select count(*) from stuff where id_no='0'
select count(*) from stuff where id_no='1'
---- 得到兩個結果,再作一次加法合算。因為每句都使用了索引,執行時間只有3秒,
在620000行下,時間也只有4秒。或者,用更好的方法,寫一個簡單的存儲過程:
create proc count_stuff as
declare @a int
declare @b int
declare @c int
declare @d char(10)
begin
select @a=count(*) from stuff where id_no='0'
select @b=count(*) from stuff where id_no='1'
end
select @c=@a+@b
select @d=convert(char(10),@c)
print @d
---- 直接算出結果,執行時間同上面一樣快!
---- 總結:
---- 可見,所謂優化即where子句利用了索引,不可優化即發生了表掃描或額外開銷。
---- 1.任何對列的操作都將導致表掃描,它包括數據庫函數、計算表達式等等,查詢時
要盡可能將操作移至等號右邊。
---- 2.in、or子句常會使用工作表,使索引失效;如果不產生大量重復值,可以考慮把
子句拆開;拆開的子句中應該包含索引。
---- 3.要善于使用存儲過程,它使SQL變得更加靈活和高效。
---- 從以上這些例子可以看出,SQL優化的實質就是在結果正確的前提下,用優化器可
以識別的語句,充份利用索引,減少表掃描的I/O次數,盡量避免表搜索的發生。其實S
QL的性能優化是一個復雜的過程,上述這些只是在應用層次的一種體現,深入研究還會
涉及數據庫層的資源配置、網絡層的流量控制以及操作系統層的總體設計。
1.合理使用索引
索引是數據庫中重要的數據結構,它的根本目的就是為了提高查詢效率。現在大多數的數據庫產品都采用IBM最先提出的ISAM索引結構。索引的使用要恰到好處,其使用原則如下:
●在經常進行連接,但是沒有指定為外鍵的列上建立索引,而不經常連接的字段則由優化器自動生成索引。
●在頻繁進行排序或分組(即進行group by或order by操作)的列上建立索引。
●在條件表達式中經常用到的不同值較多的列上建立檢索,在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇員表的“性別”列上只有“男”與“女”兩個不同值,因此就無必要建立索引。如果建立索引不但不會提高查詢效率,反而會嚴重降低更新速度。
●如果待排序的列有多個,可以在這些列上建立復合索引(compound index)。
●使用系統工具。如Informix數據庫有一個tbcheck工具,可以在可疑的索引上進行檢查。在一些數據庫服務器上,索引可能失效或者因為頻繁操作而使得讀取效率降低,如果一個使用索引的查詢不明不白地慢下來,可以試著用tbcheck工具檢查索引的完整性,必要時進行修復。另外,當數據庫表更新大量數據后,刪除并重建索引可以提高查詢速度。
2.避免或簡化排序
應當簡化或避免對大型表進行重復的排序。當能夠利用索引自動以適當的次序產生輸出時,優化器就避免了排序的步驟。以下是一些影響因素:
●索引中不包括一個或幾個待排序的列;
●group by或order by子句中列的次序與索引的次序不一樣;
●排序的列來自不同的表。
為了避免不必要的排序,就要正確地增建索引,合理地合并數據庫表(盡管有時可能影響表的規范化,但相對于效率的提高是值得的)。如果排序不可避免,那么應當試圖簡化它,如縮小排序的列的范圍等。
3.消除對大型表行數據的順序存取
在嵌套查詢中,對表的順序存取對查詢效率可能產生致命的影響。比如采用順序存取策略,一個嵌套3層的查詢,如果每層都查詢1000行,那么這個查詢就要查詢10億行數據。避免這種情況的主要方法就是對連接的列進行索引。例如,兩個表:學生表(學號、姓名、年齡……)和選課表(學號、課程號、成績)。如果兩個表要做連接,就要在“學號”這個連接字段上建立索引。
還可以使用并集來避免順序存取。盡管在所有的檢查列上都有索引,但某些形式的where子句強迫優化器使用順序存取。下面的查詢將強迫對orders表執行順序操作:
SELECT * FROM orders WHERE (customer_num=104 AND order_num>1001) OR order_num=1008
雖然在customer_num和order_num上建有索引,但是在上面的語句中優化器還是使用順序存取路徑掃描整個表。因為這個語句要檢索的是分離的行的集合,所以應該改為如下語句:
SELECT * FROM orders WHERE customer_num=104 AND order_num>1001
UNION
SELECT * FROM orders WHERE order_num=1008
這樣就能利用索引路徑處理查詢。
4.避免相關子查詢
一個列的標簽同時在主查詢和where子句中的查詢中出現,那么很可能當主查詢中的列值改變之后,子查詢必須重新查詢一次。查詢嵌套層次越多,效率越低,因此應當盡量避免子查詢。如果子查詢不可避免,那么要在子查詢中過濾掉盡可能多的行。
5.避免困難的正規表達式
MATCHES和LIKE關鍵字支持通配符匹配,技術上叫正規表達式。但這種匹配特別耗費時間。例如:SELECT * FROM customer WHERE zipcode LIKE “98_ _ _”
即使在zipcode字段上建立了索引,在這種情況下也還是采用順序掃描的方式。如果把語句改為SELECT * FROM customer WHERE zipcode >“98000”,在執行查詢時就會利用索引來查詢,顯然會大大提高速度。
另外,還要避免非開始的子串。例如語句:SELECT * FROM customer WHERE zipcode[2,3] >“80”,在where子句中采用了非開始子串,因而這個語句也不會使用索引。
6.使用臨時表加速查詢
把表的一個子集進行排序并創建臨時表,有時能加速查詢。它有助于避免多重排序操作,而且在其他方面還能簡化優化器的工作。例如:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
AND cust.postcode>“98000”
ORDER BY cust.name
如果這個查詢要被執行多次而不止一次,可以把所有未付款的客戶找出來放在一個臨時文件中,并按客戶的名字進行排序:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
ORDER BY cust.name
INTO TEMP cust_with_balance
然后以下面的方式在臨時表中查詢:
SELECT * FROM cust_with_balance
WHERE postcode>“98000”
臨時表中的行要比主表中的行少,而且物理順序就是所要求的順序,減少了磁盤I/O,所以查詢工作量可以得到大幅減少。
注意:臨時表創建后不會反映主表的修改。在主表中數據頻繁修改的情況下,注意不要丟失數據。
7.用排序來取代非順序存取
非順序磁盤存取是最慢的操作,表現在磁盤存取臂的來回移動。SQL語句隱藏了這一情況,使得我們在寫應用程序時很容易寫出要求存取大量非順序頁的查詢。
有些時候,用數據庫的排序能力來替代非順序的存取能改進查詢。
3.優化 tempdb 性能
對 tempdb 數據庫的物理位置和數據庫選項設置的一般建議包括:
使 tempdb 數據庫得以按需自動擴展。這確保在執行完成前不終止查詢,該查詢所生成的存儲在 tempdb 數據庫內的中間結果集比預期大得多。
將 tempdb 數據庫文件的初始大小設置為合理的大小,以避免當需要更多空間時文件自動擴展。如果 tempdb 數據庫擴展得過于頻繁,性能會受不良影響。
將文件增長增量百分比設置為合理的大小,以避免 tempdb 數據庫文件按太小的值增長。如果文件增長幅度與寫入 tempdb 數據庫的數據量相比太小,則 tempdb 數據庫可能需要始終擴展,因而將妨害性能。
將 tempdb 數據庫放在快速 I/O 子系統上以確保好的性能。在多個磁盤上條帶化 tempdb 數據庫以獲得更好的性能。將 tempdb 數據庫放在除用戶數據庫所使用的磁盤之外的磁盤上。有關更多信息,請參見擴充數據庫。
4.優化服務器:
使用內存配置選項優化服務器性能
Microsoft® SQL Server™ 2000 的內存管理組件消除了對 SQL Server 可用的內存進行手工管理的需要。SQL Server 在啟動時根據操作系統和其它應用程序當前正在使用的內存量,動態確定應分配的內存量。當計算機和SQL Server 上的負荷更改時,分配的內存也隨之更改。有關更多信息,請參見內存構架。
下列服務器配置選項可用于配置內存使用并影響服務器性能:
min server memory
max server memory
max worker threads
index create memory
min memory per query
min server memory 服務器配置選項可用于確保 SQL Server 在達到該值后不會釋放內存。可以基于 SQL Server 的大小及活動將該配置選項設置為特定的值。如果選擇設置此選項,必須為操作系統和其他程序留出足夠的內存。如果操作系統沒有足夠的內存,會向 SQL Server 請求內存,從而導致影響 SQL Server 性能。
max server memory 服務器配置選項可用于:在 SQL Server 啟動及運行時,指定 SQL Server 可以分配的最大內存量。如果知道有多個應用程序與 SQL Server 同時運行,而且想保障這些應用程序有足夠的內存運行,可以將該配置選項設置為特定的值。如果這些其它應用程序(如 Web 服務器或電子郵件服務器)只根據需要請求內存,則 SQL Server 將根據需要給它們釋放內存,因此不要設置 max server memory 服務器配置選項。然而,應用程序通常在啟動時不假選擇地使用可用內存,而如果需要更多內存也不請求。如果有這種行為方式的應用程序與 SQL Server 同時運行在相同的計算機上,則將 max server memory 服務器配置選項設置為特定的值,以保障應用程序所需的內存不由 SQL Server 分配出。
不要將 min server memory 和 max server memory 服務器配置選項設置為相同的值,這樣做會使分配給 SQL Server 的內存量固定。動態內存分配可以隨時間提供最佳的總體性能。有關更多信息,請參見服務器內存選項。
max worker threads 服務器配置選項可用于指定為用戶連接到 SQL Server 提供支持的線程數。255 這一默認設置對一些配置可能稍微偏高,這要具體取決于并發用戶數。由于每個工作線程都已分配,因此即使線程沒有正在使用(因為并發連接比分配的工作線程少),可由其它操作(如高速緩沖存儲器)更好地利用的內存資源也可能是未使用的。一般情況下,應將該配置值設置為并發連接數,但不能超過 32727。并發連接與用戶登錄連接不同。SQL Server 實例的工作線程池只需要足夠大,以便為同時正在該實例中執行批處理的用戶連接提供服務。如果增加工作線程的數量超過默認值,會降低服務器性能。有關更多信息,請參見max worker threads 選項。
說明 當 SQL Server 運行在 Microsoft Windows® 98 上時,最大工作線程服務器配置選項不起作用。
index create memory 服務器配置選項控制創建索引時排序操作所使用的內存量。在生產系統上創建索引通常是不常執行的任務,通常調度為在非峰值時間執行的作業。因此,不常創建索引且在非峰值時間時,增加該值可提高索引創建的性能。不過,最好將 min memory per query 配置選項保持在一個較低的值,這樣即使所有請求的內存都不可用,索引創建作業仍能開始。有關更多信息,請參見 index create memory 選項。
min memory per query 服務器配置選項可用于指定分配給查詢執行的最小內存量。當系統內有許多查詢并發執行時,增大 min memory per query 的值有助于提高消耗大量內存的查詢(如大型排序和哈希操作)的性能。不過,不要將 min memory per query 服務器配置選項設置得太高,尤其是在很忙的系統上,因為查詢將不得不等到能確保占有請求的最小內存、或等到超過 query wait 服務器配置選項內所指定的值。如果可用內存比執行查詢所需的指定最小內存多,則只要查詢能對多出的內存加以有效的利用,就可以使用多出的內存。有關更多信息,請參見 min memory per query 選項和 query wait 選項。
使用 I/O 配置選項優化服務器性能
下列服務器配置選項可用于配置 I/O 的使用并影響服務器性能:
recovery interval
recovery interval 服務器配置選項控制 Microsoft® SQL Server™ 2000 在每個數據庫內發出檢查點的時間。默認情況下,SQL Server 確定執行檢查點操作的最佳時間。然而,若要確定這是否為適當的設置,需要使用 Windows NT 性能監視器監視數據庫文件上的磁盤寫入活動。導致磁盤利用率達到 100% 的活動尖峰值會妨害性能。若更改該參數以使檢查點進程較少出現,通常可以提高這種情況下的總體性能。但仍須繼續監視性能以確定新值是否已對性能產生正面影響。有關更多信息,請參見recovery interval 選項。
5.優化數據庫文件
分區
將數據庫分區可提高其性能并易于維護。通過將一個大表拆分成更小的單個表,只訪問一小部分數據的查詢可以執行得更快,因為需要掃描的數據較少。而且可以更快地執行維護任務(如重建索引或備份表)。
實現分區操作時可以不拆分表,而將表物理地放置在個別的磁盤驅動器上。例如,將表放在某個物理驅動器上并將相關的表放在與之分離的驅動器上可提高查詢性能,因為當執行涉及表之間聯接的查詢時,多個磁頭同時讀取數據。可以使用 Microsoft® SQL Server™ 2000 文件組指定將表放置在哪些磁盤上。
硬件分區
硬件分區將數據庫設計為利用可用的硬件構架。硬件分區的示例包括:
允許多線程執行的多處理器,使得可以同時執行許多查詢。換句話說,在多處理器上可以同時執行查詢的各個組件,因此使單個查詢的速度更快。例如,查詢內引用的每個表可同時由不同的線程掃描。
RAID(獨立磁盤冗余陣列)設備允許數據在多個磁盤驅動器中條帶化,使更多的讀/寫磁頭同時讀取數據,因此可以更快地訪問數據。在多個驅動器中條帶化的表一般比存儲在一個驅動器上的相同的表掃描速度要快。換句話說,將表與相關的表分開存儲在不同的驅動器上可以顯著提高聯接那些表的查詢的性能。
水平分區
水平分區將一個表分段為多個表,每個表包含相同數目的列和較少的行。例如,可以將一個包含十億行的表水平分區成 12 個表,每個小表代表特定年份內一個月的數據。任何需要特定月份數據的查詢只引用相應月份的表。
具體如何將表進行水平分區取決于如何分析數據。將表進行分區是為了使查詢引用盡可能少的表。否則,查詢時須使用過多的 UNION 查詢來邏輯合并表,而這會削弱查詢性能。有關查詢水平分區的表的更多信息,請參見視圖使用方案。
常用的方法是根據時期/使用對數據進行水平分區。例如,一個表可能包含最近五年的數據,但是只定期訪問本年度的數據。在這種情況下,可考慮將數據分區成五個表,每個表只包含一年的數據。
垂直分區
垂直分區將一個表分段為多個表,每個表包含較少的列。垂直分區的兩種類型是規范化和行拆分。
規范化是個標準數據庫進程,該進程從表中刪除冗余列并將其放到次表中,次表按主鍵與外鍵的關系鏈接到主表。
行拆分將原始表垂直分成多個只包含較少列的表。拆分的表內的每個邏輯行與其它表內的相同邏輯行匹配。例如,聯接每個拆分的表內的第十行將重新創建原始行。
與水平分區一樣,垂直分區使查詢得以掃描較少的數據,因此提高查詢性能。例如有一個包含七列的表,通常只引用該表的前四列,那么將該表的后三列拆分到一個單獨的表中可獲得性能收益。
應謹慎考慮垂直分區操作,因為分析多個分區內的數據需要有聯接表的查詢,而如果分區非常大將可能影響性能。
(一)深入淺出理解索引結構
實際上,您可以把索引理解為一種特殊的目錄。微軟的SQL SERVER提供了兩種索引:聚集索引(clustered index,也稱聚類索引、簇集索引)和非聚集索引(nonclustered index,也稱非聚類索引、非簇集索引)。下面,我們舉例來說明一下聚集索引和非聚集索引的區別:
其實,我們的漢語字典的正文本身就是一個聚集索引。比如,我們要查“安”字,就會很自然地翻開字典的前幾頁,因為“安”的拼音是“an”,而按照拼音排序漢字的字典是以英文字母“a”開頭并以“z”結尾的,那么“安”字就自然地排在字典的前部。如果您翻完了所有以“a”開頭的部分仍然找不到這個字,那么就說明您的字典中沒有這個字;同樣的,如果查“張”字,那您也會將您的字典翻到最后部分,因為“張”的拼音是“zhang”。也就是說,字典的正文部分本身就是一個目錄,您不需要再去查其他目錄來找到您需要找的內容。
我們把這種正文內容本身就是一種按照一定規則排列的目錄稱為“聚集索引”。
如果您認識某個字,您可以快速地從自動中查到這個字。但您也可能會遇到您不認識的字,不知道它的發音,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“偏旁部首”查到您要找的字,然后根據這個字后的頁碼直接翻到某頁來找到您要找的字。但您結合“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,現在您看到的連續的“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”。
通過以上例子,我們可以理解到什么是“聚集索引”和“非聚集索引”。
進一步引申一下,我們可以很容易的理解:每個表只能有一個聚集索引,因為目錄只能按照一種方法進行排序。
(二)何時使用聚集索引或非聚集索引
下面的表總結了何時使用聚集索引或非聚集索引(很重要)。
動作描述
使用聚集索引
使用非聚集索引
列經常被分組排序
應
應
返回某范圍內的數據
應
不應
一個或極少不同值
不應
不應
小數目的不同值
應
不應
大數目的不同值
不應
應
頻繁更新的列
不應
應
外鍵列
應
應
主鍵列
應
應
頻繁修改索引列
不應
應
事實上,我們可以通過前面聚集索引和非聚集索引的定義的例子來理解上表。如:返回某范圍內的數據一項。比如您的某個表有一個時間列,恰好您把聚合索引建立在了該列,這時您查詢2004年1月1日至2004年10月1日之間的全部數據時,這個速度就將是很快的,因為您的這本字典正文是按日期進行排序的,聚類索引只需要找到要檢索的所有數據中的開頭和結尾數據即可;而不像非聚集索引,必須先查到目錄中查到每一項數據對應的頁碼,然后再根據頁碼查到具體內容。
(三)結合實際,談索引使用的誤區
理論的目的是應用。雖然我們剛才列出了何時應使用聚集索引或非聚集索引,但在實踐中以上規則卻很容易被忽視或不能根據實際情況進行綜合分析。下面我們將根據在實踐中遇到的實際問題來談一下索引使用的誤區,以便于大家掌握索引建立的方法。
1、主鍵就是聚集索引
這種想法筆者認為是極端錯誤的,是對聚集索引的一種浪費。雖然SQL SERVER默認是在主鍵上建立聚集索引的。
通常,我們會在每個表中都建立一個ID列,以區分每條數據,并且這個ID列是自動增大的,步長一般為1。我們的這個辦公自動化的實例中的列Gid就是如此。此時,如果我們將這個列設為主鍵,SQL SERVER會將此列默認為聚集索引。這樣做有好處,就是可以讓您的數據在數據庫中按照ID進行物理排序,但筆者認為這樣做意義不大。
顯而易見,聚集索引的優勢是很明顯的,而每個表中只能有一個聚集索引的規則,這使得聚集索引變得更加珍貴。
從我們前面談到的聚集索引的定義我們可以看出,使用聚集索引的最大好處就是能夠根據查詢要求,迅速縮小查詢范圍,避免全表掃描。在實際應用中,因為ID號是自動生成的,我們并不知道每條記錄的ID號,所以我們很難在實踐中用ID號來進行查詢。這就使讓ID號這個主鍵作為聚集索引成為一種資源浪費。其次,讓每個ID號都不同的字段作為聚集索引也不符合“大數目的不同值情況下不應建立聚合索引”規則;當然,這種情況只是針對用戶經常修改記錄內容,特別是索引項的時候會負作用,但對于查詢速度并沒有影響。
在辦公自動化系統中,無論是系統首頁顯示的需要用戶簽收的文件、會議還是用戶進行文件查詢等任何情況下進行數據查詢都離不開字段的是“日期”還有用戶本身的“用戶名”。
通常,辦公自動化的首頁會顯示每個用戶尚未簽收的文件或會議。雖然我們的where語句可以僅僅限制當前用戶尚未簽收的情況,但如果您的系統已建立了很長時間,并且數據量很大,那么,每次每個用戶打開首頁的時候都進行一次全表掃描,這樣做意義是不大的,絕大多數的用戶1個月前的文件都已經瀏覽過了,這樣做只能徒增數據庫的開銷而已。事實上,我們完全可以讓用戶打開系統首頁時,數據庫僅僅查詢這個用戶近3個月來未閱覽的文件,通過“日期”這個字段來限制表掃描,提高查詢速度。如果您的辦公自動化系統已經建立的2年,那么您的首頁顯示速度理論上將是原來速度8倍,甚至更快。
在這里之所以提到“理論上”三字,是因為如果您的聚集索引還是盲目地建在ID這個主鍵上時,您的查詢速度是沒有這么高的,即使您在“日期”這個字段上建立的索引(非聚合索引)。下面我們就來看一下在1000萬條數據量的情況下各種查詢的速度表現(3個月內的數據為25萬條):
(1)僅在主鍵上建立聚集索引,并且不劃分時間段:
Select gid,fariqi,neibuyonghu,title from tgongwen
用時:128470毫秒(即:128秒)
(2)在主鍵上建立聚集索引,在fariq上建立非聚集索引:
select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen
where fariqi> dateadd(day,-90,getdate())
用時:53763毫秒(54秒)
(3)將聚合索引建立在日期列(fariqi)上:
select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen
where fariqi> dateadd(day,-90,getdate())
用時:2423毫秒(2秒)
雖然每條語句提取出來的都是25萬條數據,各種情況的差異卻是巨大的,特別是將聚集索引建立在日期列時的差異。事實上,如果您的數據庫真的有1000萬容量的話,把主鍵建立在ID列上,就像以上的第1、2種情況,在網頁上的表現就是超時,根本就無法顯示。這也是我摒棄ID列作為聚集索引的一個最重要的因素。
得出以上速度的方法是:在各個select語句前加:declare @d datetime
set @d=getdate()
并在select語句后加:
select [語句執行花費時間(毫秒)]=datediff(ms,@d,getdate())
2、只要建立索引就能顯著提高查詢速度
事實上,我們可以發現上面的例子中,第2、3條語句完全相同,且建立索引的字段也相同;不同的僅是前者在fariqi字段上建立的是非聚合索引,后者在此字段上建立的是聚合索引,但查詢速度卻有著天壤之別。所以,并非是在任何字段上簡單地建立索引就能提高查詢速度。
從建表的語句中,我們可以看到這個有著1000萬數據的表中fariqi字段有5003個不同記錄。在此字段上建立聚合索引是再合適不過了。在現實中,我們每天都會發幾個文件,這幾個文件的發文日期就相同,這完全符合建立聚集索引要求的:“既不能絕大多數都相同,又不能只有極少數相同”的規則。由此看來,我們建立“適當”的聚合索引對于我們提高查詢速度是非常重要的。
3、把所有需要提高查詢速度的字段都加進聚集索引,以提高查詢速度
上面已經談到:在進行數據查詢時都離不開字段的是“日期”還有用戶本身的“用戶名”。既然這兩個字段都是如此的重要,我們可以把他們合并起來,建立一個復合索引(compound index)。
很多人認為只要把任何字段加進聚集索引,就能提高查詢速度,也有人感到迷惑:如果把復合的聚集索引字段分開查詢,那么查詢速度會減慢嗎?帶著這個問題,我們來看一下以下的查詢速度(結果集都是25萬條數據):(日期列fariqi首先排在復合聚集索引的起始列,用戶名neibuyonghu排在后列)
(1)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi>'2004-5-5'
查詢速度:2513毫秒
(2)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi>'2004-5-5' and neibuyonghu='辦公室'
查詢速度:2516毫秒
(3)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where neibuyonghu='辦公室'
查詢速度:60280毫秒
從以上試驗中,我們可以看到如果僅用聚集索引的起始列作為查詢條件和同時用到復合聚集索引的全部列的查詢速度是幾乎一樣的,甚至比用上全部的復合索引列還要略快(在查詢結果集數目一樣的情況下);而如果僅用復合聚集索引的非起始列作為查詢條件的話,這個索引是不起任何作用的。當然,語句1、2的查詢速度一樣是因為查詢的條目數一樣,如果復合索引的所有列都用上,而且查詢結果少的話,這樣就會形成“索引覆蓋”,因而性能可以達到最優。同時,請記住:無論您是否經常使用聚合索引的其他列,但其前導列一定要是使用最頻繁的列。
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posted on 2006-09-27 18:00 liaojiyong 閱讀(614) 評論(1) 編輯 收藏 所屬分類: MSSQL