Создание базы данных и проектирование таблиц

Индексы

Индексы в стандарте языка

Индексы представляют собой структуру, позволяющую выполнять ускоренный доступ к строкам таблицы на основе значений одного или более ее столбцов . Наличие индекса может существенно повысить скорость выполнения некоторых запросов и сократить время поиска необходимых данных за счет физического или логического их упорядочивания. Индекс – это набор ссылок, упорядоченных по определенному столбцу таблицы, который в данном случае будет называться индексированным столбцом . Хотя индекс и связан с конкретным столбцом (или столбцами ) таблицы, все же он является самостоятельным объектом базы данных.

Физически индекс – всего лишь упорядоченный набор значений из индексированного столбца с указателями на места физического размещения исходных строк в структуре базы данных. Когда пользователь выполняет обращающийся к индексированному столбцу запрос, СУБД автоматически анализирует индекс для поиска требуемых значений.

Однако, поскольку индексы должны обновляться системой при каждом внесении изменений в их базовую таблицу, они создают дополнительную нагрузку на систему.

Индексы обычно создаются с целью удовлетворения определенных критериев поиска после того, как таблица уже находилась некоторое время в работе и увеличилась в размерах. Создание индексов не предусмотрено стандартом SQL, однако большинство диалектов поддерживают как минимум следующий оператор:

CREATE [ UNIQUE ] INDEX имя_индекса
  ON имя_таблицы(имя_столбца[ASC|DESC][,...n])

Указанные в операторе столбцы составляют ключ индекса. Индексы могут создаваться только для базовых таблиц, но не для представлений. Если в операторе указано ключевое слово UNIQUE, уникальность значений ключа индекса будет автоматически поддерживаться системой. Требование уникальности значений обязательно для первичных ключей, а также возможно и для других столбцов таблицы (например, для альтернативных ключей). Хотя создание индекса допускается в любой момент, при его построении для уже заполненной данными таблицы могут возникнуть проблемы, связанные с дублированием данных в различных строках. Следовательно, уникальные индексы (по крайней мере, для первичного ключа) имеет смысл создавать непосредственно при формировании таблицы. В результате система сразу возьмет на себя контроль за уникальностью значений данных в соответствующих столбцах.

Если созданный индекс впоследствии окажется ненужным, его можно удалить с помощью оператора

DROP INDEX имя_индекса

Индексы в среде MS SQL Server

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 индексов следующая 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.