Индекс представляет собой средство, помогающее ускорить поиск необходимых данных за счет физического или логического их упорядочивания. Индекс представляет собой набор ссылок, упорядоченных по определенному столбцу таблицы, который в данном случае будет называться индексированным столбцом. Индексы - это наборы уникальных значений для некоторой таблицы с соответствующими ссылками на данные. Они расположены в самой таблице и являются удобным внутренним механизмом системы SQL-сервера, с помощью которого осуществляется доступ к данным оптимальным способом. В среде SQL Server реализованы эффективные алгоритмы поиска нужного значения в строго определенной последовательности данных. Ускорение поиска достигается именно за счет того, что данные представляются упорядоченными (хотя физически, в зависимости от типа индекса, они могут храниться в соответствии с очередностью их добавления в таблицу). К настоящему времени разработаны эффективные математические алгоритмы поиска данных в упорядоченной последовательности. Наиболее эффективной структурой для поиска данных в машинном представлении являются B-деревья – многоуровневая иерархическая структура с переменным количеством элементов в каждом узле.
Создание индекса
Если выборка данных из таблицы требует значительного времени, это означает, что для нее необходимо создать индекс. Индексы могут существенно повысить производительность выполнения операций поиска и выборки данных. При выборе столбца для индекса следует проанализировать, какие типы запросов чаще всего выполняются пользователями и какие столбцы являются ключевыми, т.е. задающими критерии выборки данных, например, порядок сортировки.
В среде SQL Server реализовано несколько типов индексов:
· кластерные индексы;
· некластерные индексы;
· уникальные индексы.
Некластерный индекс
Некластерные индексы – наиболее типичные представители семейства индексов. В отличие от кластерных, они не перестраивают физическую структуру таблицы, а лишь организуют ссылки на соответствующие строки.
Для идентификации нужной строки в таблице некластерный индекс организует специальные указатели, включающие в себя:
· информацию об идентификационном номере файла, в котором хранится строка;
· идентификационный номер страницы соответствующих данных;
· номер искомой строки на соответствующей странице;
· содержимое столбца.
В большинстве случаев следует ограничиваться 4-5 индексами.
Кластерный индекс
Принципиальным отличием кластерного индекса от индексов других типов является то, что при его определении в таблице физическое расположение данных перестраивается в соответствии со структурой индекса. Логическая структура таблицы в этом случае представляет собой скорее словарь, чем индекс. Данные в словаре физически упорядочены, например по алфавиту.
Кластерные индексы могут дать существенное увеличение производительности поиска данных даже по сравнению с обычными индексами. Увеличение производительности особенно заметно при работе с последовательными данными. Если в таблице определен некластерный индекс, то сервер должен сначала обратиться к индексу, а затем найти нужную строку в таблице. При использовании кластерных индексовследующая порция данных располагается сразу после найденных ранее данных. Благодаря этому отпадают лишние операции, связанные с обращением к индексу и новым поиском нужной строки в таблице.
Естественно, в таблице может быть определен только один кластерный индекс. В качестве такового следует выбирать наиболее часто используемые столбцы. При этом стоит следовать общим рекомендациям создания индексов и не индексировать слишком длинные столбцы.
Кластерный индекс может включать несколько столбцов. Однако количество таких столбцов рекомендуется по возможности свести к минимуму.
Необходимо избегать создания кластерного индекса для часто изменяемых столбцов, поскольку сервер должен будет выполнять физическое перемещение всех данных в таблице, чтобы они находились в упорядоченном состоянии, как того требует кластерный индекс. Для интенсивно изменяемых столбцов лучше подходит некластерный индекс.
При создании в таблице первичного ключа (PRIMARY KEY) сервер автоматически создает для него кластерный индекс, если его не существовало ранее или если при определении ключа не был явно указан другой тип индекса.
Когда же в таблице определен еще и некластерный индекс, то его указатель ссылается не на физическое положение строки в базе данных, а на соответствующий элемент кластерного индекса, описывающего эту строку, что позволяет не перестраивать структуру некластерных индексов всякий раз, когда кластерный индекс меняет физический порядок строк в таблице.
Уникальный индекс
Уникальность значений в индексируемом столбце гарантируют уникальные индексы. При их наличии сервер не разрешит вставить новое или изменить существующее значение таким образом, чтобы в результате этой операции в столбце появились два одинаковых значения.
Уникальный индекс является своеобразной надстройкой и может быть реализован как для кластерного, так и для некластерного индекса. В одной таблице может существовать один уникальный кластерный и множество уникальных некластерных индексов.
Уникальные индексы следует определять только тогда, когда это действительно необходимо. Для обеспечения целостности данных встолбце можно определить ограничение целостности UNIQUE или PRIMARY KEY, а не прибегать к уникальным индексам. Их использование только для обеспечения целостности данных является неоправданной тратой пространства в базе данных. Кроме того, на их поддержание тратится и процессорное время.
Средства языка SQL предлагают несколько способов определения индекса:
· автоматическое создание индекса при создании первичного ключа;
· автоматическое создание индекса при определении ограничения целостности UNIQUE;
· создание индекса с помощью команды CREATE INDEX.
Последняя команда имеет следующий формат:
Рассмотрим некоторые параметры приведенной команды.
Имя индекса должно быть уникальным в пределах таблицы, а сам индекс создается исключительно для таблицы текущей базы данных.
Параметр UNIQUE используется при необходимости ввода в определенное поле только уникальных значений. При указании этого ключевого слова будет создан уникальный индекс. В индексируемом столбце желательно запретить хранение значений NULL, чтобы избежать проблем, связанных с уникальностью значений. После того как для столбца появится уникальный индекс, сервер не разрешит выполнение команд INSERT и UPDATE, которые приведут к появлению дублирующих значений.
Параметр CLUSTERED использует возможность физического индексирования данных и позволяет произвести так называемое кластерное индексирование, в результате чего будут отсортированы данные в самой таблице согласно порядку этого индекса, а вся добавляемая информация станет приводить к изменению физического порядка данных. Кластерным может быть только один индекс в таблице.
Параметр NONCLUSTERED позволяет создавать некластерные индексы.
Параметр FILLFACTOR осуществляет настройку разбиения индекса на страницы и заметно оптимизирует работу SQL-сервера. КоэффициентFILLFACTOR определяет в процентном соотношении размер создаваемых индексных страниц. При этом имеется обратно пропорциональная зависимость частоты работы с таблицей и коэффициента FILLFACTOR.
Параметр PAD_INDEX определяет заполнение внутреннего пространства индекса и применяется совместно с FILLFACTOR.
Параметр DROP_EXISTING при использовании кластерного индекса определяет его повторное создание, что позволяет предотвратить нежелательное обновление кластерных индексов.
Параметр STATISTICS_NORECOMPUTE определяет функции автоматического обновления статистики для таблицы.
Параметр имя_группы_файлов позволяет осуществить выбор файловой группы, в которой будет находиться создаваемый индекс. Использование индекса из другой файловой группы повышает производительность некластерных индексов в связи с параллельностью выполнения процессов ввода/вывода и работы с самим индексом.
Удаление индекса
Удаление индекса выполняется командой
DROP INDEX 'имя_индекса'[,...n]Пример 3.5. Создать уникальный кластерный индекс для таблицы Клиент по столбцу Фамилия в первичной группе файлов.
Пример 3.6. Создать уникальный некластерный индекс для таблицы Клиент по столбцам Фамилия и Имя в первичной группе файлов. Кроме того, элементы индекса будут упорядочены по убыванию. Также запретим автоматическое обновление статистики при изменении данных в таблице и установим фактор заполнения индексных страниц на уровне 30%.