Oracle資料庫索引

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Oracle資料庫索引

在關聯式資料庫中，索引是一種與表有關的資料庫結構，它可以使對應於表的SQL語句執行得更快。索引的作用相當於圖書的目錄，可以根據目錄中的頁碼快速找到所需的內容。 

對於資料庫來說，索引是一個必選項，但對於現在的各種大型資料庫來說，索引可以大大提高資料庫的效能，以至於它變成了資料庫不可缺少的一部分。

 

索引分類：

邏輯分類

single column or concatenated  　　 對一列或多列建所引

unique or nonunique 　　 唯一的和非唯一的所引，也就是對某一列或幾列的索引值（key）是否是唯一的。

Function-based  　　基於某些函數索引，當執行某些函數時需要對其進行計算，可以將某些函數的計算結果事先儲存並加以索引，提高效率。 

Doman  　　索引資料庫以外的資料，使用相對較少

 

物理分類

B-Tree ：normal or reverse key   B-Tree索引也是我們傳統上常見所理解的索引，它又可以分為正常所引和倒序索引。

Bitmap  ： 位元影像所引，後面會細講

 

  

B-Tree 索引                                                                                 

 

　　B-Tree index 也是我們傳統上常見所理解的索引。B-tree （balance tree）即平衡樹，左右兩個分支相對平衡。

B-Tree index

Root為根節點，branch 為分支節點，leaf 到最下面一層稱為葉子節點。每個節點表示一層，當尋找某一資料時先讀根節點，再讀支節點，最後找到葉子節點。葉子節點會存放index entry （索引入口），每個索引入口對應一條記錄。

Index entry 的組成部分：

Indexentry entry  header  　　存放一些控制資訊。

Key column length   　　某一key的長度

Key column value   　　 某一個key 的值

ROWID  　　指標，具體指向於某一個資料

 

建立索引：

使用者登入：SQL> conn as1/as1Connected.建立表：SQL> create table dex (id int,sex char(1),name char(10));Table created.向表中插入1000條資料SQL> begin  2  for i in 1..1000  3  loop  4  insert into dex values(i,‘M‘,‘chongshi‘);  5  end loop;  6  commit;  7  end;  8  /PL/SQL procedure successfully completed.查看錶記錄SQL> select * from dex;        ID SE NAME---------- -- --------------------
       ... . .....
       991 M  chongshi       992 M  chongshi       993 M  chongshi       994 M  chongshi       995 M  chongshi       996 M  chongshi       997 M  chongshi       998 M  chongshi       999 M  chongshi      1000 M  chongshi1000 rows selected.建立索引：SQL> create index dex_idx1 on dex(id);Index created.註：對錶的第一列（id）建立索引。查看建立的表與索引SQL> select object_name,object_type from user_objects;OBJECT_NAME                  OBJECT_TYPE--------------------------------------------------------------------------------DEX                           TABLEDEX_IDX1                      INDEX

　　索引分離於表，作為一個單獨的個體存在，除了可以根據單個欄位建立索引，也可以根據多列建立索引。Oracle要求建立索引最多不可超過32列。

SQL> create index dex_index2 on dex(sex,name);Index created.SQL>  select object_name,object_type from user_objects;OBJECT_NAME                           OBJECT_TYPE--------------------------------------------------------------------------------DEX                                       TABLEDEX_IDX1                                 INDEXDEX_INDEX2                               INDEX

 

這裡需要理解：

　　編寫一本書，只有章節頁面定好之後再設定目錄；資料庫索引也是一樣，只有先插入好資料，再建立索引。那麼我們後續對資料庫的內容進行插入、刪除，索引也需要隨之變化。但索引的修改是由oracle自動完成的。

上面這張圖能更加清晰的描述索引的結構。

跟節點記錄0至50條資料的位置，分支節點進行拆分記錄0至10.......42至50，葉子節點記錄每第資料的長度和值，並由指標指向具體的資料。

最後一層的葉子節是雙向連結，它們是被有序的連結起來，這樣才能快速鎖定一個資料範圍。

如：

SQL> select * from dex where id>23 and id<32;        ID SE NAME---------- -- --------------------        24 M  chongshi        25 M  chongshi        26 M  chongshi        27 M  chongshi        28 M  chongshi        29 M  chongshi        30 M  chongshi        31 M  chongshi8 rows selected.

　　如上面尋找的列子，通過索引的方式先找到第23條資料，再找到第32條資料，這樣就能快速的鎖定一個尋找的範圍，如果每條資料都要從根節點開始尋找的話，那麼效率就會非常低下。

 

 

位元影像索引                                                                        

 

　　位元影像索引主要針對大量相同值的列而建立。拿全國居民登入一第表來說，假設有四個欄位：姓名、性別、年齡、和社會安全號碼，年齡和性別兩個欄位會產生許多相同的值，性別只有男女兩種值，年齡，1到120（假設最大年齡120歲）個值。那麼不管一張表有幾億條記錄，但根據性別欄位來區分的話，只有兩種取值（男、女）。那麼位元影像索引就是根據欄位的這個特性所建立的一種索引。

Bitmap Index

　　從，我們可以看出，一個葉子節點（用不同顏色標識）代表一個key , start rowid 和 end rowid規定這種類型的檢索範圍，一個葉子節點標記一個唯一的bitmap值。因為一個數實值型別對應一個節點，當時行查詢時，位元影像索引通過不同位元影像取值直接的位元運算（與或），來擷取到結果集合向量（計算出的結果）。

 

舉例講解：

假設存在資料表T，有兩個資料列A和B，取值如下，我們看到A和B列中存在相同的資料。

對兩個資料列A、B分別建立位元影像索引：idx_t_bita和idx_t_bitb。兩個索引對應的儲存邏輯結構如下：

Idx_t_bita索引結構，對應的是葉子節點：

Idx_t_bitb索引結構，對應的是葉子節點：

 

對查詢“select * from t where b=1 and (a=’L’ or a=’M’)”

分析：位元影像索引使用方面，和B*索引有很大的不同。B*索引的使用，通常是從根節點開始，經過不斷的分支節點比較到最近的符合條件葉子節點。通過葉子節點上的不斷Scan操作，“掃描”出結果集合rowid。

而位元影像索引的工作方式截然不同。通過不同位元影像取值直接的位元運算（與或），來擷取到結果集合向量（計算出的結果）。

針對執行個體SQL，可以拆分成如下的操作：

1、a=’L’ or a=’M’

a=L：向量：1010

a=M：向量：0001

or操作的結果，就是兩個向量的或操作：結果為1011。

 

2、結合b=1的向量

中間結果向量：1011

B=1：向量：1001

and操作的結果，1001。翻譯過來就是第一和第四行是查詢結果。

 

3、擷取到結果rowid

目前知道了起始rowid和終止rowid，以及第一行和第四行為操作結果。可以通過試算的方法擷取到結果集合rowid。

 

位元影像索引的特點：

1.Bitmap索引的儲存空間節省 

2.Bitmap索引建立的速度快

3.Bitmap索引允許索引值為空白 

4.Bitmap索引對錶記錄的高效訪問

 

建立位元影像索引：

查看錶記錄SQL> select * from dex;...................        ID SEX NAME---------- -- --------------------       991 M  chongshi       992 M  chongshi       993 G  chongshi       994 G  chongshi       995 G  chongshi       996 M  chongshi       997 G  chongshi       998 G  chongshi       999 G  chongshi      1000 M  chongshi1000 rows selected.對於上面表來說sex（性別）只有兩種值，最適合用來建立位元影像所引建立索引：SQL> create bitmap index my_bit_idx on dex(sex);Index created.查看建立的所引SQL>  select object_name,object_type from user_objects;OBJECT_NAME                           OBJECT_TYPE--------------------------------------------------------------------------------MY_BIT_IDX                               INDEX

 

 

 

建立索引的一些規則                                                   

 

1、權衡索引個數與DML之間關係，DML也就是插入、刪除資料操作。

這裡需要權衡一個問題，建立索引的目的是為了提高查詢效率的，但建立的索引過多，會影響插入、刪除資料的速度，因為我們修改的表資料，索引也要跟著修改。這裡需要權衡我們的操作是查詢多還是修改多。

2、把索引與對應的表放在不同的資料表空間。

     當讀取一個表時表與索引是同時進行的。如果表與索引和在一個資料表空間裡就會產生資源競爭，放在兩個表這空就可並存執行。

3、最好使用一樣大小是塊。

     Oracle預設五塊，讀一次I/O，如果你定義6個塊或10個塊都需要讀取兩次I/O。最好是5的整數倍更能提高效率。

4、如果一個表很大，建立索引的時間很長，因為建立索引也會產生大量的redo資訊，所以在建立索引時可以設定不產生或少產生redo資訊。只要表資料存在，索引失敗了大不了再建，所以可以不需要產生redo資訊。

 

5、建索引的時候應該根據具體的業務SQL來建立，特別是where條件，還有where條件的順序，盡量將過濾大範圍的放在後面，因為SQL執行是從後往前的。（小李飛菜刀）

 

索引常見操作                                                            

 

改變索引：

SQL> alter index employees_last _name_idx storage(next 400K maxextents 100);

索引建立後，感覺不合理，也可以對其參數進行修改。詳情查看相關文檔

 

調整索引的空間：

新增加空間SQL> alter index orders_region_id_idx allocate extent (size 200K datafile ‘/disk6/index01.dbf‘);釋放空間SQL> alter index oraers_id_idx deallocate unused;

索引在使用的過程中可能會出現空間不足或空間浪費的情況，這個時候需要新增或釋放空間。上面兩條命令完成新增與釋放操作。關於空間的新增oracle可以自動協助，如果瞭解資料庫的情況下手動增加可以提高效能。

 

重新建立索引：

所引是由oracle自動完成，當我們對資料庫頻繁的操作時，索引也會跟著進行修改，當我們在資料庫中刪除一條記錄時，對應的索引中並沒有把相應的索引只是做一個刪除標記，但它依然佔據著空間。除非一個塊中所有的標記全被刪除的時，整個塊的空間才會被釋放。這樣時間久了，索引的效能就會下降。這個時候可以重建立立一個乾淨的索引來提高效率。

SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index02;

通過上面的命令就可以重現建立一個索引，oracle重建立索引的過程：

1、鎖表，鎖表之後其他人就不能對錶做任何操作。

2、建立新的（乾淨的）臨時索引。

3、把老的索引刪除掉

4、把新的索引重新命名為老索引的名字

5、對錶進行解鎖。

 

移動所引：

其實，我們移動索引到其它資料表空間也同樣使用上面的命令，在指定資料表空間時指定不同的資料表空間。新的索引建立在別位置，把老的幹掉，就相當於移動了。

SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index03;

 

線上重新建立索引：

上面介紹，在建立索引的時候，表是被鎖定，不能被使用。對於一個大表，重新建立索引所需要的時間較長，為了滿足使用者對錶操作的需求，就產生的這種線上重新建立索引。

SQL> alter index orders_id_idx  rebuild  online;

建立過程：

1、鎖住表

2、建立立臨時的和空的索引和IOT表用來存在on-going DML。普通表存放的索引值，IOT所引表直接存放的表中資料；on-gong DML也就是使用者所做的一些增刪改的操作。

3、對錶進行解鎖

4、從老的索引建立一個新的索引。

5、IOT表裡存放的是on-going DML資訊，IOT表的內容與新建立的索引合并。

6、鎖住表

7、再次將IOT表的內容更新到新索引中，把老的索引幹掉。

8、把新的索引重新命名為老索引的名字

9、對錶進行解鎖

 

整合索引片段：

如，在很多索引中有剩餘的空間，可以通過一個命令把剩餘空間整合到一起。　　

SQL> alter index orders_id_idx  coalesce;

 

刪除索引：

SQL> drop  index  hr.departments_name_idx;

 

 

 

分析索引                                                                                  

　　

　　檢查所引的有效果，前面介紹，索引用的時間久了會產生大量的片段、垃圾資訊與浪費的剩餘空間了。可以通過重新建立索引來提高所引的效能。

可以通過一條命令來完成分析索引，分析的結果會存放在在index_stats表中。

查看存放分析資料的表：SQL> select count(*) from index_stats;  COUNT(*)----------         0執行分析索引命令：SQL> analyze index my_bit_idx validate structure;Index analyzed.再次查看 index_stats 已經有了一條資料SQL> select count(*) from index_stats;  COUNT(*)----------         1把資料查詢出來：SQL> select height,name,lf_rows,lf_blks,del_lf_rows from index_stats;    HEIGHT   NAME              LF_ROWS   LF_BLKS   DEL_LF_ROWS---------- ---------------------------------------------------------------------- ---------- -----------         2   MY_BIT_IDX            1000          3            100  

分析資料分析：

（HEIGHT）這個所引高度是2 ，（NAME）索引名為MY_BIT_IDX  ，（LF_ROWS）所引表有1000行資料，（LF_BLKS）佔用3個塊，（DEL_LF_ROWS）刪除100條記錄。

　　這裡也驗證了前面所說的一個問題，刪除的100條資料只是標記為刪除，因為總的資料條數依然為1000條，佔用3個塊，那麼每個塊大於333條記錄，只有刪除的資料大於333條記錄，這時一個塊被清空，總的資料條數才會減少。

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