在满足语句需求的情况下,尽量少的访问资源是数据库设计的重要原则,这和执行的 SQL 有直接的关系,索引问题又是 SQL 问题中出现频率最高的,常见的索引问题包括:无索引(失效)、隐式转换。
1 SQL 执行流程看一个问题,在下面这个表 T 中,如果我要执行 select from T where k between 3 and 5; 需要执行几次树的搜索 *** 作,会扫描多少行?mysql> create table T ( -> ID int primary key, -> k int NOT NULL DEFAULT 0, -> s varchar(16) NOT NULL DEFAULT '', -> index k(k)) -> engine=InnoDB;mysql> insert into T values(100,1, 'aa'),(200,2,'bb'),\ (300,3,'cc'),(500,5,'ee'),(600,6,'ff'),(700,7,'gg');
这分别是 ID 字段索引树、k 字段索引树。
这条 SQL 语句的执行流程:
1 在 k 索引树上找到 k=3,获得 ID=3002 回表到 ID 索引树查找 ID=300 的记录,对应 R33 在 k 索引树找到下一个值 k=5,ID=5004 再回到 ID 索引树找到对应 ID=500 的 R4
5 在 k 索引树去下一个值 k=6,不符合条件,循环结束
这个过程读取了 k 索引树的三条记录,回表了两次。因为查询结果所需要的数据只在主键索引上有,所以必须得回表。所以,我们该如何通过优化索引,来避免回表呢?
2 常见索引优化21 覆盖索引覆盖索引,换言之就是索引要覆盖我们的查询请求,无需回表。
如果执行的语句是 select ID from T wherek between 3 and 5;,这样的话因为 ID 的值在 k 索引树上,就不需要回表了。
覆盖索引可以减少树的搜索次数,显著提升查询性能,是常用的性能优化手段。
但是,维护索引是有代价的,所以在建立冗余索引来支持覆盖索引时要权衡利弊。
22 最左前缀原则
B+ 树的数据项是复合的数据结构,比如 (name,sex,age) 的时候,B+ 树是按照从左到右的顺序来建立搜索树的,当 (张三,F,26) 这样的数据来检索的时候,B+ 树会优先比较 name 来确定下一步的检索方向,如果 name 相同再依次比较 sex 和 age,最后得到检索的数据。
# 有这样一个表 P
mysql> create table P (id int primary key, name varchar(10) not null, sex varchar(1), age int, index tl(name,sex,age)) engine=IInnoDB;
mysql> insert into P values(1,'张三','F',26),(2,'张三','M',27),(3,'李四','F',28),(4,'乌兹','F',22),(5,'张三','M',21),(6,'王五','M',28);
# 下面的语句结果相同
mysql> select from P where name='张三' and sex='F'; ## A1
mysql> select from P where sex='F' and age=26; ## A2
# explain 看一下
mysql> explain select from P where name='张三' and sex='F';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+-------------+
| 1 | SIMPLE | P | NULL | ref | tl | tl | 38 | const,const | 1 | 10000 | Using index |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------+------+----------+-------------+
mysql> explain select from P where sex='F' and age=26;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+
| 1 | SIMPLE | P | NULL | index | NULL | tl | 43 | NULL | 6 | 1667 | Using where; Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+
可以清楚的看到,A1 使用 tl 索引,A2 进行了全表扫描,虽然 A2 的两个条件都在 tl 索引中出现,但是没有使用到 name 列,不符合最左前缀原则,无法使用索引。所以在建立联合索引的时候,如何安排索引内的字段排序是关键。评估标准是索引的复用能力,因为支持最左前缀,所以当建立(a,b)这个联合索引之后,就不需要给 a 单独建立索引。原则上,如果通过调整顺序,可以少维护一个索引,那么这个顺序往往就是需要优先考虑采用的。上面这个例子中,如果查询条件里只有 b,就是没法利用(a,b)这个联合索引的,这时候就不得不维护另一个索引,也就是说要同时维护(a,b)、(b)两个索引。这样的话,就需要考虑空间占用了,比如,name 和 age 的联合索引,name 字段比 age 字段占用空间大,所以创建(name,age)联合索引和(age)索引占用空间是要小于(age,name)、(name)索引的。23 索引下推
以人员表的联合索引(name, age)为例。如果现在有一个需求:检索出表中“名字第一个字是张,而且年龄是26岁的所有男性”。那么,SQL 语句是这么写的mysql> select from tuser where name like '张%' and age=26 and sex=M;通过最左前缀索引规则,会找到 ID1,然后需要判断其他条件是否满足在 MySQL 56 之前,只能从 ID1 开始一个个回表。到主键索引上找出数据行,再对比字段值。而 MySQL 56 引入的索引下推优化(index condition pushdown),可以在索引遍历过程中,对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表次数。这样,减少了回表次数和之后再次过滤的工作量,明显提高检索速度。
24 隐式类型转化
隐式类型转化主要原因是,表结构中指定的数据类型与传入的数据类型不同,导致索引无法使用。所以有两种方案:修改表结构,修改字段数据类型。修改应用,将应用中传入的字符类型改为与表结构相同类型。
3 为什么会选错索引31 优化器选择索引是优化器的工作,其目的是找到一个最优的执行方案,用最小的代价去执行语句。在数据库中,扫描行数是影响执行代价的因素之一。扫描的行数越少,意味着访问磁盘数据的次数越少,消耗的 CPU 资源越少。当然,扫描行数并不是唯一的判断标准,优化器还会结合是否使用临时表、是否排序等因素进行综合判断。32 扫描行数
MySQL 在真正开始执行语句之前,并不能精确的知道满足这个条件的记录有多少条,只能通过索引的区分度来判断。显然,一个索引上不同的值越多,索引的区分度就越好,而一个索引上不同值的个数我们称为“基数”,也就是说,这个基数越大,索引的区分度越好。# 通过 show index 方法,查看索引的基数mysql> show index from t;+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+| t | 0 | PRIMARY | 1 | id | A | 95636 | NULL | NULL | | BTREE | | || t | 1 | a | 1 | a | A | 96436 | NULL | NULL | YES | BTREE | | || t | 1 | b | 1 | b | A | 96436 | NULL | NULL | YES | BTREE | | |+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+MySQL 使用采样统计方法来估算基数:采样统计的时候,InnoDB 默认会选择 N 个数据页,统计这些页面上的不同值,得到一个平均值,然后乘以这个索引的页面数,就得到了这个索引的基数。而数据表是会持续更新的,索引统计信息也不会固定不变。所以,当变更的数据行数超过 1/M 的时候,会自动触发重新做一次索引统计。
在 MySQL 中,有两种存储索引统计的方式,可以通过设置参数 innodb_stats_persistent 的值来选择:
on 表示统计信息会持久化存储。默认 N = 20,M = 10。
off 表示统计信息只存储在内存中。默认 N = 8,M = 16。
由于是采样统计,所以不管 N 是 20 还是 8,这个基数都很容易不准确。所以,冤有头债有主,MySQL 选错索引,还得归咎到没能准确地判断出扫描行数。可以用 analyze table 来重新统计索引信息,进行修正。
ANALYZE [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name]33 索引选择异常和处理1 采用 force index 强行选择一个索引。2 可以考虑修改语句,引导 MySQL 使用我们期望的索引。3 有些场景下,可以新建一个更合适的索引,来提供给优化器做选择,或删掉误用的索引。
第二次回答:
问题补充:能不能具体点,新建一个索引就可以了吗
基本上可以这么说,不过你也可以修改索引。
记住:
索引其实关键目的是为了加快检索速度而建立的,所以,怎么用索引是数据库系统本身的事情,作为数据库设计或使用者,设计并创建好索引然后体验加上索引后的查询变快的感觉就行了。所以,索引怎么用就变为了“怎么创建合适的索引”
以下回答是否符合你的要求?你还有什么问题?
第一次回答:
一、索引是什么
索引是与表或视图关联的磁盘上结构,可以加快从表或视图中检索行的速度。索引包含由表或视图中的一列或多列生成的键。这些键存储在一个结构(B 树)中,使 SQL Server 可以快速有效地查找与键值关联的行。
表或视图可以包含以下类型的索引:
聚集
o 聚集索引根据数据行的键值在表或视图中排序和存储这些数据行。索引定义中包含聚集索引列。每个表只能有一个聚集索引,因为数据行本身只能按一个顺序排序。
o 只有当表包含聚集索引时,表中的数据行才按排序顺序存储。如果表具有聚集索引,则该表称为聚集表。如果表没有聚集索引,则其数据行存储在一个称为堆的无序结构中。
非聚集
o 非聚集索引具有独立于数据行的结构。非聚集索引包含非聚集索引键值,并且每个键值项都有指向包含该键值的数据行的指针。
o 从非聚集索引中的索引行指向数据行的指针称为行定位器。行定位器的结构取决于数据页是存储在堆中还是聚集表中。对于堆,行定位器是指向行的指针。对于聚集表,行定位器是聚集索引键。
o 您可以向非聚集索引的叶级添加非键列以跳过现有的索引键限制(900 字节和 16 键列),并执行完整范围内的索引查询。
聚集索引和非聚集索引都可以是唯一的。这意味着任何两行都不能有相同的索引键值。另外,索引也可以不是唯一的,即多行可以共享同一键值。
每当修改了表数据后,都会自动维护表或视图的索引。
索引和约束
对表列定义了 PRIMARY KEY 约束和 UNIQUE 约束时,会自动创建索引。例如,如果创建了表并将一个特定列标识为主键,则 数据库引擎自动对该列创建 PRIMARY KEY 约束和索引。有关详细信息,请参阅创建索引(数据库引擎)。
二、索引有什么用
与书中的索引一样,数据库中的索引使您可以快速找到表或索引视图中的特定信息。索引包含从表或视图中一个或多个列生成的键,以及映射到指定数据的存储位置的指针。通过创建设计良好的索引以支持查询,可以显著提高数据库查询和应用程序的性能。索引可以减少为返回查询结果集而必须读取的数据量。索引还可以强制表中的行具有唯一性,从而确保表数据的数据完整性。
设计良好的索引可以减少磁盘 I/O *** 作,并且消耗的系统资源也较少,从而可以提高查询性能。对于包含 SELECT、UPDATE、DELETE 或 MERGE 语句的各种查询,索引会很有用。例如,在 AdventureWorks 数据库中执行的查询 SELECT Title, HireDate FROM HumanResourcesEmployee WHERE EmployeeID = 250。执行此查询时,查询优化器评估可用于检索数据的每个方法,然后选择最有效的方法。可能采用的方法包括扫描表和扫描一个或多个索引(如果有)。
扫描表时,查询优化器读取表中的所有行,并提取满足查询条件的行。扫描表会有许多磁盘 I/O *** 作,并占用大量资源。但是,如果查询的结果集是占表中较高百分比的行,扫描表会是最为有效的方法。
查询优化器使用索引时,搜索索引键列,查找到查询所需行的存储位置,然后从该位置提取匹配行。通常,搜索索引比搜索表要快很多,因为索引与表不同,一般每行包含的列非常少,且行遵循排序顺序。
查询优化器在执行查询时通常会选择最有效的方法。但如果没有索引,则查询优化器必须扫描表。您的任务是设计并创建最适合您的环境的索引,以便查询优化器可以从多个有效的索引中选择。SQL Server 提供的数据库引擎优化顾问可以帮助分析数据库环境并选择适当的索引。
三、索引怎么用
索引其实关键目的是为了加快检索速度而建立的,所以,怎么用索引是数据库系统本身的事情,作为数据库设计或使用者,设计并创建好索引然后体验加上索引后的查询变快的感觉就行了。所以,索引怎么用就变为了“怎么创建合适的索引”,以下说明这个问题:
索引设计不佳和缺少索引是提高数据库和应用程序性能的主要障碍。设计高效的索引对于获得良好的数据库和应用程序性能极为重要。为数据库及其工作负荷选择正确的索引是一项需要在查询速度与更新所需开销之间取得平衡的复杂任务。如果索引较窄,或者说索引关键字中只有很少的几列,则需要的磁盘空间和维护开销都较少。而另一方面,宽索引可覆盖更多的查询。您可能需要试验若干不同的设计,才能找到最有效的索引。可以添加、修改和删除索引而不影响数据库架构或应用程序设计。因此,应试验多个不同的索引而无需犹豫。
SQL Server 中的查询优化器可在大多数情况下可靠地选择最高效的索引。总体索引设计策略应为查询优化器提供可供选择的多个索引,并依赖查询优化器做出正确的决定。这在多种情况下可减少分析时间并获得良好的性能。若要查看查询优化器对特定查询使用的索引,请在 SQL Server Management Studio 中的“查询”菜单上选择“包括实际的执行计划”。
不要总是将索引的使用等同于良好的性能,或者将良好的性能等同于索引的高效使用。如果只要使用索引就能获得最佳性能,那查询优化器的工作就简单了。但事实上,不正确的索引选择并不能获得最佳性能。因此,查询优化器的任务是只在索引或索引组合能提高性能时才选择它,而在索引检索有碍性能时则避免使用它。
建议的索引设计策略包括以下任务:
1 了解数据库本身的特征。例如,它是频繁修改数据的联机事务处理 (OLTP) 数据库,还是主要包含只读数据的决策支持系统 (DSS) 或数据仓库 (OLAP) 数据库?
2 了解最常用的查询的特征。例如,了解到最常用的查询联接两个或多个表将有助于决定要使用的最佳索引类型。
3 了解查询中使用的列的特征。例如,某个索引对于含有整数数据类型同时还是唯一的或非空的列是理想索引。筛选索引适用于具有定义完善的数据子集的列。
4 确定哪些索引选项可在创建或维护索引时提高性能。例如,对现有某个大型表创建聚集索引将会受益于 ONLINE 索引选项。ONLINE 选项允许在创建索引或重新生成索引时继续对基础数据执行并发活动。
5 确定索引的最佳存储位置。非聚集索引可以与基础表存储在同一个文件组中,也可以存储在不同的文件组中。索引的存储位置可通过提高磁盘 I/O 性能来提高查询性能。例如,将非聚集索引存储在表文件组所在磁盘以外的某个磁盘上的一个文件组中可以提高性能,因为可以同时读取多个磁盘。
或者,聚集索引和非聚集索引也可以使用跨越多个文件组的分区方案。在维护整个集合的完整性时,使用分区可以快速而有效地访问或管理数据子集,从而使大型表或索引更易于管理。有关详细信息,请参阅已分区表和已分区索引。在考虑分区时,应确定是否应对齐索引,即,是按实质上与表相同的方式进行分区,还是单独分区。
# 设计索引。
索引设计是一项关键任务。索引设计包括确定要使用的列,选择索引类型(例如聚集或非聚集),选择适当的索引选项,以及确定文件组或分区方案布置。
# 确定最佳的创建方法。按照以下方法创建索引:
使用 CREATE TABLE 或 ALTER TABLE 对列定义 PRIMARY KEY 或 UNIQUE 约束
SQL Server 数据库引擎自动创建唯一索引来强制 PRIMARY KEY 或 UNIQUE 约束的唯一性要求。默认情况下,创建的唯一聚集索引可以强制 PRIMARY KEY 约束,除非表中已存在聚集索引或指定了唯一的非聚集索引。默认情况下,创建的唯一非聚集索引可以强制 UNIQUE 约束,除非已明确指定唯一的聚集索引且表中不存在聚集索引。
还可以指定索引选项和索引位置、文件组或分区方案。
创建为 PRIMARY KEY 或 UNIQUE 约束的一部分的索引将自动给定与约束名称相同的名称。
使用 CREATE INDEX 语句或 SQL Server Management Studio 对象资源管理器中的“新建索引”对话框创建独立于约束的索引
必须指定索引的名称、表以及应用该索引的列。还可以指定索引选项和索引位置、文件组或分区方案。默认情况下,如果未指定聚集或唯一选项,将创建非聚集的非唯一索引。若要创建筛选索引,请使用可选的 WHERE 子句。
# 创建索引。
要考虑的一个重要因素是对空表还是对包含数据的表创建索引。对空表创建索引在创建索引时不会对性能产生任何影响,而向表中添加数据时,会对性能产生影响。
对大型表创建索引时应仔细计划,这样才不会影响数据库性能。对大型表创建索引的首选方法是先创建聚集索引,然后创建任何非聚集索引。在对现有表创建索引时,请考虑将 ONLINE 选项设置为 ON。该选项设置为 ON 时,将不持有长期表锁以继续对基础表的查询或更新。
简单的创建索引,可采用如下语句:
CREATE INDEX IX_ProductVendor_VendorID
ON PurchasingProductVendor (VendorID, VendorName);
GO
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