SQL Server 索引基本概念与优化

数据页和区

• 页

SQL Server 中的数据以“页”(Page)的形式保存数据，页是SQL Server 的IO单位，读/写一次至少是一页。一页为8K(8192byte).
页由三部分组成，页头，数据和偏移量。页头大小是96byte，记录页号，所属对象和页类型(IAM,DataPage,IndexPage),数据部分是8060byte，用来存放实际数据。偏移量36byte，也叫“slot”，用来标记每一行数据的位置

• 区

一个区=8个连续的页。

B树和索引键

B树(Balanced-Tree) 平衡多路查找树结构

1. 含有一个跟节点(root node)
2. 若干非页叶节点(none-leaf node)
3. 最后一层为叶节点(leaf node),一个索引仅有一层(最后一层)叶子节点
4. 根节点和非叶节点存放按顺序排列的键值(建索引的行)。对于聚集索引，叶子节点存放实际的数据行(所以只有一个聚集索引)，而对于非聚集索引，叶子节点存放键值和书签(RID,记录文件号，页号和slot号)

索引碎片和填充因子

• 分页：当发生插入或者更新操作时，如果数据页已经不够空间容纳新数据，就会发生分页，即新建一页来存放新数据。

• 正向记录(forwarded records): 发生在堆表(即没有索引的表)中，在旧页中放一个指针指向新页，在新页中放置新数据和一个指向旧页的指针。
• 页拆分(Page Split): 发生在索引(聚集索引和非聚集索引的数据页中)，当插入或更新数据时，如果数据页已经没有空间放置新数据，就会新建一页，将旧页中一半的数据移动到新页中，同时在旧页中放置新数据，如果还不够空间，则继续拆分。

• 索引碎片：当发生分页情况时，新页有可能和旧页不是连续的，例如隔开了N个页或者N个区，这样就形成了碎片。碎片增加了磁盘IO数量，原来读100条数据只需读10页，但有碎片情况下有可能需要读20页或更多(虽然一次IO最小是一个页，但一般一次都不止一个页)

（上图为Careyson的原创图片）

• 如何减少分页

1. 使用自增ID。自增ID具有连续性，插入的新数据页通常位于索引数据页尾部。而使用类似newid()产生的GUID因为字母具有随机性，容易在索引叶子页的中间段插入，导致页不连续而产生碎片。
2. 重新生成或重新组织索引。重生生成索引会删除原来的索引并且重新建立新索引。重组索引会对叶子页进行物理排序，使其连续。
3. 填充因子。 提供填充因子选项是为了优化索引数据存储和性能。当创建或重新生成索引时，填充因子的值可确定每个叶级页上要填充数据的空间百分比，以便在每一页上保留一些剩余空间作为以后扩展索引的可用空间。例如，指定填充因子的值为 80 表示每个叶级页上将有 20% 的空间保留为空，以便随着向基础表中添加数据而为扩展索引提供空间。在索引行之间保留可用空间，而不是在索引的末尾保留。

（上图为Careyson的原创图片）

（上图为Careyson的原创图片）

索引监控统计信息

一般是使用动态管理对象(DMO)

• 索引统计信息:记录索引使用情况和索引碎片情况

sys.dm_db_index_usage_stats
用于统计索引使用情况，例如索引查找/索引扫描/索引更新次数

sys.dm_db_index_physical_stats
用于统计索引的物理信息，最主要是检查索引碎片

sys.dm_db_index_operational_stats
统计索引操作统计信息，例如叶级页插入/删除/更新次数，加锁与等待累计时间

 

• 索引缺失:SQL SERVER在执行查询中会记录没有使用最佳索引的查询信息，通常用来分析并生成最佳索引

sys.dm_db_missing_index_group_stats
返回有关缺失索引组的摘要信息，例如，通过实现特定的缺失索引组所获取的性能改善。

sys.dm_db_missing_index_groups
返回有关特定缺失索引组的信息，例如组标识符和该组包含的所有缺失索引的标识符。

sys.dm_db_missing_index_details
返回有关缺失索引的详细信息，例如，返回缺失索引的表的名称和标识符，以及应组成缺失索引的列和列类型。

sys.dm_db_missing_index_columns (Transact-SQL)
返回有关缺失索引的数据库表列的信息。