【翻譯】SQL Server索引進階：第一級，索引簡介

原文地址：

Stairway to SQL Server Indexes: Level 1, Introduction to Indexes

本文是SQL Server索引進階系列Stairway to SQL Server Indexes）的一部分。

索引是資料庫設計的基礎，向開發人員顯示了使用資料庫大量資料庫設計者的意圖。不幸的是，索引大部分時候是在出現效能問題的時候，才被事後添加上的。

第一級介紹一下SQL Server的索引：是一種資料庫物件，使得SQL Server可以在最短的時間內查詢 or 修改請求的資料，使用最少的系統資源帶來最大的效能提升。好的索引將會允許SQL Server實現最大化的並發，一個使用者的查詢對於其他使用者的查詢幾乎沒有影響。最終，索引給資料庫完整性提供一種高效的方式，當唯一索引建立的時候，確保唯一的索引值。這一級只是一個簡介，包括一些理論和使用，一些物理的細節留在後面的層級中介紹。

對於資料庫開發人員來說，徹底的理解索引是重要的，當一個請求從用戶端到達SQL Server，SQL Server只有兩種可能的路徑來訪問請求的資料行：

第一種方法對於SQL Server來說總是可用的，第二種方法只在你給資料庫設計了可用的索引的情況下才是可行的，但是第二種可以帶來極大地效能提升，接下來我們將繼續介紹。

因為索引需要維護它們會佔用物理空間，並且它們一定會和表保持同步），所以它們不是SQL Server必須的。有的資料庫會完全沒有索引。它們可能會導致效能下降，有可能帶來資料完整性問題，但是SQL Server允許它的存在。

但是，這些不好的不是我們想要的。我們都希望資料庫效能優良，資料完整，同時，保持索引維護的最小化。本層級將會朝著這個目標引導大家。

資料庫執行個體

貫穿整個進階系列，我們都會使用執行個體來闡述關鍵的理念。這些例子使用的是微軟的 AdventureWorks 樣本資料庫。我們主要使用銷售訂單部門。包含5張表：Customer, SalesPerson, Product, SalesOrderHeader, SalesOrderDetail。為了保持注意力的集中，我們使用部分的列。

AdventureWorks 設計的很規範，銷售人的資訊在三張表中都有：SalesPerson，Employee，Contact。在某些情況下，我們會把他們看成是一張表。是這些表之間的關係。

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本層級用到的TSQL在後面都會給出。

什麼是索引

通過一個小故事開始我們的索引學習之旅，一個很老，但是證明很技術，貫穿整篇本章，介紹索引的基本概念。

你離開家去處理一些事情。當你回來的時候，從等待你回來的女兒的壘球教練口中得到一些訊息。三個女孩子：Tracy, Rebecca, and Amy弄丟了他們的帽子。你能否給他們買帽子，下一場比賽他們的父母將會還給你。

你認識那些女孩子，也認識他們的父母。但是你不知道他們帽子的尺寸。在你家的鎮子上有三家人，每家都有一些你需要的資訊。沒有問題，你會打電話給他們，得到帽子的尺寸。你一手拿著電話，一邊開啟電話本的目錄索引。

你需要聯絡的第一家是Hellen Meyer，你估計Meyer應該在姓名的中部，你直接跳到電話本的中間部分，但是你發現來到了頁頭部寫著“Kline-Koerber”的一頁，向前翻了幾頁，又發現了“Nagle-Nyeong”，又向前翻了幾頁，發現了“Maldonado-Nagle”。意識到你快要找到了，向後尋找，你找到了“Meyer，Helen”一行，找到的對應的號碼。打通了Meyer的家，得到了你想要的資訊。

重複上面的過程，找到了另外兩個家庭，擷取了另外兩個帽子的尺寸。

你使用了索引，你使用索引的方式和SQL Server使用索引的方式類似。他們有很多的相似，有一些不同，電話本和SQL Server的索引。

事實上，你剛才使用的就是SQL Server兩種索引聚集和非聚集）中的一種，非叢集索引。本層級我們介紹非叢集索引，下一層級介紹叢集索引，以及深入的分析這兩種索引。

非叢集索引

白紙類似非叢集索引，他們不是以資料本身來組織的，只是一個映射，協助你訪問資料。資料本身才是我們真正需要的。電話公司沒有將鎮子的居民整理到一個有意義的隊列中，將房子從一個地方移動到另一個地方，方便同一個壘球隊的女孩們的家是一個挨一個的，而不是像現在這樣用居民的姓氏來組織。相反，他給你一本書，包含每個居民。每行都包含一個鍵，使得你可以訪問到居民的電話。

就像白紙上的電話一樣，SQL Server的非叢集索引都包含兩部分的內容：

查詢鍵，例如：姓氏-名稱-中間部分這樣的格式，在SQL Server的詞彙中，叫做索引鍵。

標籤，提供相同的內容，那就是電話號碼，SQL Server中則直接指向鍵代表的資料行。

另外，一個SQL Server非叢集索引還會包含一些內部使用的頭部資訊，可能會包含一些可選的資訊。這些內容在後面的層級中會有介紹，現在還不是理解非叢集索引的重點內容。

就像電話本一樣，SQL Server的索引維護一個查詢鍵，經過幾次小的跳轉就會找到想要訪問的入口。給出一個查詢鍵，SQL Server可以快速的定位入口。不像電話本，SQL Server的索引是動態。那就是說，每次增加一行，刪除一樣，或者是包含查詢鍵的一列被修改，SQL Server都會更新索引。

就像在電話本上兩個挨著的家庭，在地理位置上不是挨著的一樣，在非叢集索引中挨著的兩個入口，也不是表中挨著的兩行資料。第一個入口可能是表中的最後一行，第二個入口可能是表中的第一行。事實上，不想索引，入口通常是有意義的序列。表中的行是完全無序的。

當我們建立一個索引，SQL Server會產生並且在額外的表中精確的維護每一行的入口。在一張表可以建立多於一個的非叢集索引。

最大的不同是：SQL Server不能使用電話。他只會使用標籤中的資訊，才可以導航到對應的表中的行。

建立並且從非叢集索引中受益

我們通過兩次樣本資料庫的查詢來結束這個層級，確保你使用的樣本資料庫是SQL Server 2005的AdventureWorks 資料庫，也可以是SQL Server 2008。每次我們會執行相同的查詢，但是第一次是在建立索引之前，第二次是在建立索引之後。每一次，SQL Server都會告訴我們擷取資料需要做多少工作。我們將在Contact表中查詢Helen Meyer行大概在表的中間部分）。初始時候，在FirstName或者是LastName列沒有索引，為了確保執行正確，可以通過下面的代碼來刪除索引。

 

 

  
IF EXISTS (SELECT * FROM sys.indexes 
  
WHERE OBJECT_ID = OBJECT_ID('Person.Contact') 
  
AND name = 'FullName') 
  
DROP INDEX Person.Contact.FullName;  
 

開啟IO和時間統計

 

 

  
SET STATISTICS io ON 
  
SET STATISTICS time ON 
  
GO 
 

執行查詢

 

 

  
SELECT * 
  
    FROM Person.Contact 
  
    WHERE FirstName = 'Helen' 
  
        AND LastName = 'Meyer'; 
  
GO 
 

我們會看到執行結果，也就是Helen的資訊。

在訊息tab中我們會看到
 

 

  
表 'Contact'。掃描計數 1，邏輯讀取 561 次，物理讀取 0 次，預讀 0 次，lob 邏輯讀取 0 次，lob 物理讀取 0 次，lob 預讀 0 次。 
  
 
  
SQL Server 執行時間: 
  
   CPU 時間 = 0 毫秒，佔用時間 = 9 毫秒。 
 

資訊中顯示本次查詢產生邏輯IO 561次，處理器佔用9毫秒的時間。你顯示的內容會和處理器的不同而不同。

建立非叢集索引

 

 

  
CREATE NONCLUSTERED INDEX FullName 
  
            ON Person.Contact 
  
    ( LastName, FirstName ); 
  
GO 
 

再次執行查詢

 

 

  
SELECT * 
  
    FROM Person.Contact 
  
    WHERE FirstName = 'Helen' 
  
        AND LastName = 'Meyer'; 
  
GO 
 

這次看到的資訊變成了
 

 

  
表 'Contact'。掃描計數 1，邏輯讀取 4 次，物理讀取 0 次，預讀 0 次，lob 邏輯讀取 0 次，lob 物理讀取 0 次，lob 預讀 0 次。 
  
 
  
SQL Server 執行時間: 
  
   CPU 時間 = 0 毫秒，佔用時間 = 1 毫秒。 
 

建立索引之後只需要4次邏輯IO，更少的處理器佔用時間。
 

結論

建立合適的索引可以極大的提升資料庫效能。在下一層級，我們會瞭解索引的物理結構。我們將會知道非叢集索引為什麼會對查詢有好處。還會介紹其他類型的索引，索引的其他好處，索引相關的代價，監控和維護索引，和一些最佳實務。目標就是告訴你建立索引所必須的知識。

代碼下載

 

• Level 1 - IntroToIndexes_Durant_Code.sql
• Level 1 - MillionRowContactTable.sql