SQL Server索引简介

一、索引的概念
        索引就是加快检索表中数据的方法。数据库的索引类似于书籍的索引。在书籍中，索引允许用户不必翻阅完整个书就能迅速地找到所需要的信息。在数据库中，索引也允许数据库程序迅速地找到表中的数据，而不必扫描整个数据库。

二、索引的特点
    1.索引可以加快数据库的检索速度
    2.索引降低了数据库插入、修改、删除等维护任务的速度
    3.索引创建在表上，不能创建在视图上
    4.索引既可以直接创建，也可以间接创建
    5.可以在优化隐藏中，使用索引
    6.使用查询处理器执行SQL语句，在一个表上，一次只能使用一个索引
    7.其他

三、索引的优点
    1.创建唯一性索引，保证数据库表中每一行数据的唯一性
    2.大大加快数据的检索速度，这也是创建索引的最主要的原因
    3.加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。
    4.在使用分组和排序子句进行数据检索时，同样可以显著减少查询中分组和排序的时间。
    5.通过使用索引，可以在查询的过程中使用优化隐藏器，提高系统的性能。

四、索引的缺点
    1.创建索引和维护索引要耗费时间，这种时间随着数据量的增加而增加
    2.索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚簇索引，那么需要的空间就会更大
    3.当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，降低了数据的维护速度

五、索引分类
    1.直接创建索引和间接创建索引
    直接创建索引： CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
    间接创建索引：定义主键约束或者唯一性键约束，可以间接创建索引
    2.普通索引和唯一性索引
    普通索引：CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
    唯一性索引：保证在索引列中的全部数据是唯一的，对聚簇索引和非聚簇索引都可以使用
    CREATE UNIQUE COUSTERED INDEX myclumn_cindex ON mytable(mycolumn)
    3.单个索引和复合索引
    单个索引：即非复合索引
    复合索引：又叫组合索引，在索引建立语句中同时包含多个字段名，最多16个字段
    CREATE INDEX name_index ON username(firstname,lastname)
    4.聚簇索引和非聚簇索引(聚集索引，群集索引)
   聚簇索引：物理索引，与基表的物理顺序相同，数据值的顺序总是按照顺序排列
    CREATE CLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn) WITH
    ALLOW_DUP_ROW(允许有重复记录的聚簇索引)
   非聚簇索引：CREATE UNCLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn)

六、索引的使用
   1.当字段数据更新频率较低，查询使用频率较高并且存在大量重复值是建议使用聚簇索引
    2.经常同时存取多列，且每列都含有重复值可考虑建立组合索引
    3.复合索引的前导列一定好控制好，否则无法起到索引的效果。如果查询时前导列不在查询条件中则该复合索引不会被使用。前导列一定是使用最频繁的列
    4.多表操作在被实际执行前，查询优化器会根据连接条件，列出几组可能的连接方案并从中找出系统开销最小的最佳方案。连接条件要充份考虑带有索引的表、行数多的表；内外表的选择可由公式：外层表中的匹配行数*内层表中每一次查找的次数确定，乘积最小为最佳方案
    5.where子句中对列的任何操作结果都是在sql运行时逐列计算得到的，因此它不得不进行表搜索，而没有使用该列上面的索引；如果这些结果在查询编译时就能得到，那么就可以被sql优化器优化，使用索引，避免表搜索(例：select * from record where substring(card_no,1,4)=’5378’
&& select * from record where card_no like ’5378%’)任何对列的操作都将导致表扫描，它包括数据库函数、计算表达式等等，查询时要尽可能将操作移至等号右边
    6.where条件中的’in’在逻辑上相当于’or’，所以语法分析器会将in ('0','1')转化为column='0' or column='1'来执行。我们期望它会根据每个or子句分别查找，再将结果相加，这样可以利用column上的索引；但实际上它却采用了"or策略"，即先取出满足每个or子句的行，存入临时数据库的工作表中，再建立唯一索引以去掉重复行，最后从这个临时表中计算结果。因此，实际过程没有利用column上索引，并且完成时间还要受tempdb数据库性能的影响。in、or子句常会使用工作表，使索引失效；如果不产生大量重复值，可以考虑把子句拆开；拆开的子句中应该包含索引
7.要善于使用存储过程，它使sql变得更加灵活和高效



在应用系统中,尤其在联机事务处理系统中,对数据查询及处理速度已成为衡量应用系统成败的标准。而采用索引来加快数据处理速度也成为广大数据库用户所接受的优化方法。

在良好的数据库设计基础上，能有效地使用索引是SQL Server取得高性能的基础，SQL Server采用基于代价的优化模型，它对每一个提交的有关表的查询，决定是否使用索引或用哪一个索引。因为查询执行的大部分开销是磁盘I/O，使用索引 提高性能的一个主要目标是避免全表扫描，因为全表扫描需要从磁盘上读表的每一个数据页，如果有索引指向数据值，则查询只需读几次磁盘就可以了。所以如果建 立了合理的索引，优化器就能利用索引加速数据的查询过程。但是，索引并不总是提高系统的性能，在增、删、改操作中索引的存在会增加一定的工作量，因此，在 适当的地方增加适当的索引并从不合理的地方删除次优的索引，将有助于优化那些性能较差的SQL Server应用。实践表明，合理的索引设计是建立在对各种查询的分析和预测上的，只有正确地使索引与程序结合起来,才能产生最佳的优化方案。本文就 SQL Server索引的性能问题进行了一些分析和实践。

一、聚簇索引(clustered indexes)的使用

聚簇索引是一种对磁盘上实际数据重新组织以按指定的一个或多个列的值排序。由于聚簇 索引的索引页面指针指向数据页面，所以使用聚簇索引查找数据几乎总是比使用非聚簇索引快。每张表只能建一个聚簇索引，并且建聚簇索引需要至少相当该表 120%的附加空间，以存放该表的副本和索引中间页。建立聚簇索引的思想是：

1、大多数表都应该有聚簇索引或使用分区来降低对表尾页的竞争，在一个高事务的环境中，对最后一页的封锁严重影响系统的吞吐量。

2、在聚簇索引下，数据在物理上按顺序排在数据页上，重复值也排在一起，因而在那些 包含范围检查(between、<、<=、>、>=)或使用group by或order by的查询时，一旦找到具有范围中第一个键值的行，具有后续索引值的行保证物理上毗连在一起而不必进一步搜索，避免了大范围扫描，可以大大提高查询速度。

3、在一个频繁发生插入操作的表上建立聚簇索引时，不要建在具有单调上升值的列(如IDENTITY)上，否则会经常引起封锁冲突。

4、在聚簇索引中不要包含经常修改的列，因为码值修改后，数据行必须移动到新的位置。

5、选择聚簇索引应基于where子句和连接操作的类型。

聚簇索引的侯选列是：

1、主键列,该列在where子句中使用并且插入是随机的。

2、按范围存取的列，如pri_order > 100 and pri_order < 200。

3、在group by或order by中使用的列。

4、不经常修改的列。

5、在连接操作中使用的列。

二、非聚簇索引(nonclustered indexes)的使用

SQL Server缺省情况下建立的索引是非聚簇索引，由于非聚簇索引不重新组织表中的数据，而是对每一行存储索引列值并用一个指针指向数据所在的页面。换句话 说非聚簇索引具有在索引结构和数据本身之间的一个额外级。一个表如果没有聚簇索引时,可有250个非聚簇索引。每个非聚簇索引提供访问数据的不同排序顺 序。在建立非聚簇索引时，要权衡索引对查询速度的加快与降低修改速度之间的利弊。另外，还要考虑这些问题：

1、索引需要使用多少空间。

2、合适的列是否稳定。

3、索引键是如何选择的，扫描效果是否更佳。

4、是否有许多重复值。

对更新频繁的表来说，表上的非聚簇索引比聚簇索引和根本没有索引需要更多的额外开 销。对移到新页的每一行而言，指向该数据的每个非聚簇索引的页级行也必须更新，有时可能还需要索引页的分理。从一个页面删除数据的进程也会有类似的开销， 另外，删除进程还必须把数据移到页面上部，以保证数据的连续性。所以，建立非聚簇索引要非常慎重。非聚簇索引常被用在以下情况:

1、某列常用于集合函数(如Sum,....)。

2、某列常用于join,order by,group by。

3、查寻出的数据不超过表中数据量的20%。

三、覆盖索引(covering indexes)的使用

覆盖索引是指那些索引项中包含查寻所需要的全部信息的非聚簇索引，这种索引之所以比较快也正是因为索引页中包含了查寻所必须的数据,不需去访问数据页。如果非聚簇索引中包含结果数据,那么它的查询速度将快于聚簇索引。

但是由于覆盖索引的索引项比较多,要占用比较大的空间。而且update操作会引起索引值改变。所以如果潜在的覆盖查询并不常用或不太关键，则覆盖索引的增加反而会降低性能。

四、索引的选择技术

p_detail是住房公积金管理系统中记录个人明细的表，有890000行，观察 在不同索引下的查询运行效果，测试在C/S环境下进行，客户机是IBM PII350(内存64M),服务器是DEC Alpha1000A(内存128M),数据库为SYBASE11.0.3。

1、 select count(*) from p_detail where     op_date>’19990101’ and op_date<’   19991231’ and pri_surplus1>300    2、 select count(*),sum(pri_surplus1) from p_detail     where op_date>’19990101’ and     pay_month between‘199908’ and’199912’　　不建任何索引查询1 1分15秒　　查询2 1分7秒　　在op_date上建非聚簇索引查询1 57秒　　查询2 57秒　　在op_date上建聚簇索引查询1 <1秒　　查询2 52秒　　在pay_month、op_date、pri_surplus1上建索引查询1 34秒　　查询2 <1秒　　在op_date、pay_month、pri_surplus1上建索引查询1 <1秒　　查询2 <1秒
 

从以上查询效果分析，索引的有无，建立方式的不同将会导致不同的查询效果，选择什么样的索引基于用户对数据的查询条件,这些条件体现于where从句和join表达式中。一般来说建立索引的思路是：

(1)、主键时常作为where子句的条件，应在表的主键列上建立聚簇索引，尤其当经常用它作为连接的时候。

(2)、有大量重复值且经常有范围查询和排序、分组发生的列，或者非常频繁地被访问的列，可考虑建立聚簇索引。

(3)、经常同时存取多列，且每列都含有重复值可考虑建立复合索引来覆盖一个或一组查询，并把查询引用最频繁的列作为前导列，如果可能尽量使关键查询形成覆盖查询。

(4)、如果知道索引键的所有值都是唯一的，那么确保把索引定义成唯一索引。

(5)、在一个经常做插入操作的表上建索引时，使用fillfactor(填充因子)来减少页分裂，同时提高并发度降低死锁的发生。如果在只读表上建索引，则可以把fillfactor置为100。

(6)、在选择索引键时，设法选择那些采用小数据类型的列作为键以使每个索引页能够容纳尽可能多的索引键和指针，通过这种方式，可使一个查询必须遍历的索引页面降到最小。此外，尽可能地使用整数为键值，因为它能够提供比任何数据类型都快的访问速度。

五、索引的维护

上面讲到,某些不合适的索引影响到SQL Server的性能,随着应用系统的运行,数据不断地发生变化,当数据变化达到某一个程度时将会影响到索引的使用。这时需要用户自己来维护索引。索引的维护包括：

1、重建索引

随着数据行的插入、删除和数据页的分裂，有些索引页可能只包含几页数据，另外应用在执行大块I/O的时候，重建非聚簇索引可以降低分片，维护大块I/O的效率。重建索引实际上是重新组织B-树空间。在下面情况下需要重建索引：

(1)、数据和使用模式大幅度变化。

(2)、排序的顺序发生改变。

(3)、要进行大量插入操作或已经完成。

(4)、使用大块I/O的查询的磁盘读次数比预料的要多。

(5)、由于大量数据修改，使得数据页和索引页没有充分使用而导致空间的使用超出估算。

(6)、dbcc检查出索引有问题。

当重建聚簇索引时,这张表的所有非聚簇索引将被重建。

2、索引统计信息的更新

当在一个包含数据的表上创建索引的时候，SQL Server会创建分布数据页来存放有关索引的两种统计信息：分布表和密度表。优化器利用这个页来判断该索引对某个特定查询是否有用。但这个统计信息并不 动态地重新计算。这意味着，当表的数据改变之后，统计信息有可能是过时的，从而影响优化器追求最有工作的目标。因此，在下面情况下应该运行update statistics命令：

(1)、数据行的插入和删除修改了数据的分布。

(2)、对用truncate table删除数据的表上增加数据行。

(3)、修改索引列的值。

六、结束语

实践表明，不恰当的索引不但于事无补，反而会降低系统的执行性能。因为大量的索引在插入、修改和删除操作时比没有索引花费更多的系统时间。例如下面情况下建立的索引是不恰当的：

1、在查询中很少或从不引用的列不会受益于索引，因为索引很少或从来不必搜索基于这些列的行。

2、只有两个或三个值的列，如男性和女性(是或否)，从不会从索引中得到好处。

另外，鉴于索引加快了查询速度，但减慢了数据更新速度的特点。可通过在一个段上建表，而在另一个段上建其非聚簇索引，而这两段分别在单独的物理设备上来改善操作性能。