详解SQLSERVER数据库之聚集索引与非聚集索引

概述

生产库中sqlserver怎么也占了三分之一,所以今天主要聊聊怎么在sqlserver数据库上去建索引。


1、索引概述

创建索引一般有以下两个目的:维护被索引列的唯一性和提供快速访问表中数据的策略。

大型数据库有两种索引即簇索引和非簇索引:

1)非簇索引的表是按堆结构存储数据,所有的数据均添加在表的尾部;

2)簇索引的表,其数据在物理上会按照簇索引键的顺序存储,一个表只允许有一个簇索引。

因此,根据B树结构,可以理解添加任何一种索引均能提高按索引列查询的速度,但会降低插入、更新、删除操作的性能,尤其是当填充因子(Fill Factor)较大时。所以对索引较多的表进行频繁的插入、更新、删除操作,建表和索引时因设置较小的填充因子,以便在各数据页中留下较多的自由空间,减少页分割及重新组织的工作。

索引是从数据库中获取数据的最高效方式之一。95% 的数据库性能问题都可以采用索引技术得到解决。作为一条规则,我通常对逻辑主键使用唯一的成组索引,对系统键(作为存储过程)采用唯一的非成组索引,对任何外键列[字段]采用非成组索引。不过,索引就象是盐,太多了菜就咸了。你得考虑数据库的空间有多大,表如何进行访问,还有这些访问是否主要用作读写,(即:在实际使用当中,应该充分考虑到索引的开销,包括磁盘空间的开销及处理开销(如资源竞争和加锁)。如果数据频繁的更新或删加,就不宜建立索引)

实际上,可以把索引理解为一种特殊的目录。微软的SQL SERVER提供了两种索引:聚集索引(clustered index,也称聚类索引、簇集索引)和非聚集索引(nonclustered index,也称非聚类索引、非簇集索引)。


2、聚集索引结构

在 SQL Server 中,索引是按 B 树结构进行组织的。

聚集索引单个分区中的结构:

详解SQLSERVER数据库之聚集索引与非聚集索引

 


聚集索引(Clustered Index)特点:

  • 聚集索引的叶节点就是实际的数据页
  • 聚集索引中的排序顺序仅仅表示数据页链在逻辑上是有序的。而不是按照顺序物理的存储在磁盘上
  • 行的物理位置和行在索引中的位置是相同的
  • 每个表只能有一个聚集索引
  • 聚集索引的平均大小大约为表大小的5%左右

3、非聚集索引结构

非聚集索引与聚集索引具有相同的 B 树结构,它们之间的显著差别在于以下两点:

  • 1. 基础表的数据行不按非聚集键的顺序排序和存储。
  • 2. 非聚集索引的叶层是由索引页而不是由数据页组成。

下图示意了单个分区中的非聚集索引结构:

详解SQLSERVER数据库之聚集索引与非聚集索引

 

非聚集索引 (Unclustered Index) 特点:

  • 非聚集索引的页,不是数据,而是指向数据页的页。
  • 若未指定索引类型,则默认为非聚集索引。
  • 叶节点页的次序和表的物理存储次序不同
  • 每个表最多可以有249个非聚集索引
  • 在非聚集索引创建之前创建聚集索引(否则会引发索引重建)

4、聚集索引和非聚集索引的区别

其实,我们的汉语字典的正文本身就是一个聚集索引。比如,我们要查“安”字,就会很自然地翻开字典的前几页,因为“安”的拼音是“an”,而按照拼音排序汉字的字典是以英文字母“a”开头并以“z”结尾的,那么“安”字就自然地排在字典的前部。如果你翻完了所有以“a”开头的部分仍然找不到这个字,那么就说明你的字典中没有这个字;同样的,如果查“张”字,那你也会将你的字典翻到最后部分,因为“张”的拼音是“zhang”。也就是说,字典的正文部分本身就是一个目录,你不需要再去查其他目录来找到你需要找的内容。 
我们把这种正文内容本身就是一种按照一定规则排列的目录称为“聚集索引”。 
如果你认识某个字,你可以快速地从自动中查到这个字。但你也可能会遇到你不认识的字,不知道它的发音,这时候,你就不能按照刚才的方法找到你要查的字,而需要去根据“偏旁部首”查到你要找的字,然后根据这个字后的页码直接翻到某页来找到你要找的字。但你结合“部首目录”和“检字表”而查到的字的排序并不是真正的正文的排序方法,比如你查“张”字,我们可以看到在查部首之后的检字表中“张”的页码是672页,检字表中“张”的上面是“驰”字,但页码却是63页,“张”的下面是“弩”字,页面是390页。很显然,这些字并不是真正的分别位于“张”字的上下方,现在你看到的连续的“驰、张、弩”三字实际上就是他们在非聚集索引中的排序,是字典正文中的字在非聚集索引中的映射。我们可以通过这种方式来找到你所需要的字,但它需要两个过程,先找到目录中的结果,然后再翻到你所需要的页码。 
我们把这种目录纯粹是目录,正文纯粹是正文的排序方式称为“非聚集索引”。 
进一步引申一下,我们可以很容易的理解:每个表只能有一个聚集索引,因为目录只能按照一种方法进行排序。

两者的存储特点:

  1. 聚集索引。表数据按照索引的顺序来存储的,也就是说索引项的顺序与表中记录的物理顺序一致。对于聚集索引,叶子结点即存储了真实的数据行,不再有另外单独的数据页。 在一张表上最多只能创建一个聚集索引,因为真实数据的物理顺序只能有一种。
  2. 非聚集索引。表数据存储顺序与索引顺序无关。对于非聚集索引,叶结点包含索引字段值及指向数据页数据行的逻辑指针,其行数量与数据表行数据量一致。

总之,聚集索引是一种稀疏索引,数据页上一级的索引页存储的是页指针,而不是行指针。而对于非聚集索引,则是密集索引,在数据页的上一级索引页它为每一个数据行存储一条索引记录。


5、使用 聚集索引 或 非聚集索引 的场景

下面的表总结了何时使用聚集索引或非聚集索引:

详解SQLSERVER数据库之聚集索引与非聚集索引

 


总结

“水可载舟,亦可覆舟”,索引也一样。索引有助于提高检索性能,但过多或不当的索引也会导致系统低效。因为用户在表中每加进一个索引,数据库就要做更多的工作。过多的索引甚至会导致索引碎片。 
所以说,我们要建立一个“适当”的索引体系,特别是对聚合索引的创建,更应精益求精,以使数据库能得到高性能的发挥。

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来源:南宁网站优化

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