在“索引深入浅出:非聚集索引的B树结构在聚集表”里,我们讨论了在聚集表上的非聚集索引,这篇文章我们讨论下在堆表上的非聚集索引。

非聚集索引可以在聚集表或堆表上创建。当我们在聚集表上创建非聚集索引时,聚集索引键担当为行指针。在堆表里,文件号,页号和槽号(file id , page number and slot number)的组合在非聚集索引里担当为行指针。

我们来看下手头的一个例子。我们创建salesorderdetail表的副本,并在上面的productid和salesorderid 列创建创建非聚集索引。

 DROP TABLE SalesOrderDetailHeap

 SELECT * INTO dbo.SalesOrderDetailHeap FROM AdventureWorks2008r2.Sales.SalesOrderDetail
GO
CREATE UNIQUE INDEX Ix_ProductId ON SalesOrderDetailHeap(ProductId,Salesorderid)

收集非聚集索引相关信息:

 TRUNCATE TABLE dbo.sp_table_pages
INSERT INTO sp_table_pages EXEC('DBCC IND(IndexDB,SalesOrderDetailHeap,2)')
GO SELECT * FROM dbo.sp_table_pages ORDER BY IndexLevel DESC --根节点/索引页
DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,3720,3) DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,3608,3)--叶子节点/索引页 DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,3908,3)--叶子节点/索引页
SELECT * FROM dbo.sp_table_pages WHERE IndexLevel=0 --叶子节点/索引页

根据上述信息进行非聚集索引逻辑示意图的绘制:

现在我们来分析下SQL Server如何存储堆表的非聚集索引,首先我们通过DBCC IND命令查看非聚集索引的页分配情况,最后一个参数,2是Ix_ProductId的索引号。

 DBCC ind('IndexDB','SalesOrderDetailHeap',2)

一共返回298条记录,包括1个IAM页,288个索引页,我们用下列语句找下根层的页号:

 SELECT * FROM dbo.sp_table_pages ORDER BY IndexLevel DESC 

可以看到,indexlevel列最大值1的页号是3270,这个页就是根页,因为indexlevel列最大值是1,所以这个堆表的非聚集索引的B树结构只有2层,即根层和叶子层,也就是说288个索引页中,1个页是根层的根页(也是索引页),287个页是叶子层的索引页。我们来看看3270页的信息。

 DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,3720,3)

输出结果,和聚集表里的非聚集索引的根页结构是一样的。

我们来看看叶子层的3608页。

 DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,3608,3)--叶子节点/索引页

在聚集表的非聚集索引的叶子层,聚集键与非聚集键一齐加入了叶子层的页。这里我们没有聚集索引,索引SQL Server加了个行标识号(8 bytes大小),由文件号(2 bytes),页号(4 bytes)和槽号(2 bytes)组合而成。

从上图我们可以清楚看出,productid值为707,salesorderid值为43665的记录完整信息,可以在HeapRID 0xB800000001003E00位置找到。下面的查询可以帮我们把RID转为文件号:页号:槽号(FileId:PageId:SlotNo)格式。

 DECLARE @HeapRid BINARY(8)
SET @HeapRid = 0xB800000001003E00
SELECT
CONVERT (VARCHAR(5),
CONVERT(INT, SUBSTRING(@HeapRid, 6, 1)
+ SUBSTRING(@HeapRid, 5, 1)))
+ ':'
+ CONVERT(VARCHAR(10),
CONVERT(INT, SUBSTRING(@HeapRid, 4, 1)
+ SUBSTRING(@HeapRid, 3, 1)
+ SUBSTRING(@HeapRid, 2, 1)
+ SUBSTRING(@HeapRid, 1, 1)))
+ ':'
+ CONVERT(VARCHAR(5),
CONVERT(INT, SUBSTRING(@HeapRid, 8, 1)
+ SUBSTRING(@HeapRid, 7, 1)))
AS 'Fileid:Pageid:Slot'

1:184:62表示文件号:1 ,页号:184 ,槽号:62。我们来看看184页。

 DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(IndexDB,1,184,3)

从输出我们可以看到,productid值为707,salesorderid值为43665的记录所有列可以在槽号62找到,与1:184:62表示文件号:1 ,页号:184 ,槽号:62完全一致。

我们通过下面的查询看看SQL Server如何使用非聚集索引查找堆表上的数据,点击工具栏的显示包含实际的执行计划。

 SET STATISTICS IO ON
GO
SELECT * FROM SalesOrderDetailHeap WHERE productid=707 AND SalesOrderid=43665

SQL Server需要进行2次I/O操作到达非聚集索引的叶子层,1次I/O操作通过使用RID查找(堆)拿到剩下的数据。执行计划如下所示:

即使我们将查询语句修改为,只要 ProductId,SalesOrderid,SalesorderDetailId 这3列,SQL Server还是要进行键查找(Key lookup)操作。

 SET STATISTICS IO ON
GO
SELECT * FROM SalesOrderDetailHeap WHERE productid=707 AND SalesOrderid=43665 SET STATISTICS IO ON
GO
SELECT ProductId,SalesOrderid,SalesOrderDetailID FROM SalesOrderDetailHeap WHERE productid=707 AND SalesOrderid=43665

这是因为,SalesorderDetailId列没有定义为聚集键,在非聚集索引的叶子层没有这列。为了避免键查找(key lookup)操作,我们需要将列限制到只有非聚集索引键(ProductKey ,salesorderid)。

 SET STATISTICS IO ON
GO
SELECT ProductId,SalesOrderid FROM SalesOrderDetailHeap WHERE productid=707 AND SalesOrderid=43665

如上图所示,只有非聚集索引查找操作,没有键查找(Key lookup)操作了。

参考文章:

http://www.sqlservercentral.com/blogs/practicalsqldba/2013/03/17/sql-server-part-5-explaining-non-clustered-index-on-heap/

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