SQL Server之索引解析

Posted 2021-02-11 艾心

1、堆表

堆表通过IAM连接一起，查询时全表扫描。

1、1 非聚集索引

结构

叶子节点数据结构：行数据结构+Rid（8字节）

• 中间节点数据结构： 

（非聚集非唯一索引）行数据结构+Page（4）+2+ Rid（8字节）

中间2字节有疑问？

• （非聚集唯一索引）行数据结构+分割符?+ Page（4）

• 堆表非聚集索引结构

1、2 聚集索引表

组织结构

1.2.1 聚集索引

聚集索引表由根节点（Root Node）、中间节点（Branch Nodes）、叶子节点组成。

如果叶子节点不够多时，根节点（Root Node）、中间节点（Branch Nodes）将不存在。

• 根节点、中间节点行结构
• 系统头部信息（2字节）+Key+&+PageId
• 叶子节点
• 参见行数据结构

• 插入操作对BTree影响

• 删除操作对索引树影响

• 更新操作对索引树影响

注意事项

1. 聚集索引键值不能超过900字节，因为生成keyhashvalue时，如果大于900字节性能会有很大影响。Keyhashvalue用于查询页的数据行

2. 聚集索引键值尽量保持短，每页只有8096字节可用。减少中间节点的层数。

3. 聚集索引键值采用递增原则，有利于数据页连续性，减少BTree调整。

 

1.2.2 非聚集索引

• 非聚集索引在索引表中数据结构
  • 根节点(root nodes)、中间节点(page nodes)结构：2字节系统信息+非聚集索引键值+ChildPage(4字节)+Key
  • 叶子节点leaf nodes数据结构：2字节系统信息+非聚集索引键值+ Key（keyhasvalue）

• 索引覆盖

避免聚集索引查找

最大键列数为 16，最大索引键大小为 900 字节

• 过滤索引

索引tree是否包含部分数据。一部分不需要建立索引，减少索引层数。

2、建立索引规则

• 建立聚集索引规则
  • 唯一性：如果非唯一性，索引节点会增加一列唯一表示。
  • 静态的: 如果对聚集索引键值进行更新时，中间节点页会发生变化，叶子节点页也会发生变化。操作次数增加，页空间造成浪费。
  • 连续性：非连续性会造成页分拆，页空间浪费，碎片增多。
  • 键值大小：键值长度越长，中间节点的层数越多，读取层数越多，性能下降。

• 索引覆盖
  对常用查询指定列的索引可以适当增加列覆盖。
• 非聚集索引
  • 数据密度原则：数据密度是指列值唯一的记录占总记录数的百分比，这个比率越高，则说明此列越适合建立索引。
  • 复合索引键列顺序：在索引中，索引的顺序主要由索引中的每一个键列确定，因此，对于复合索引，索引中的列顺序是很重要的，应该优先把数据密度大，选择性列，存储空间小的列放在索引键列的前面。
  • 选择性原则：选择性是满足条件的记录占总记录数的百分比，这个比率应该尽可能低，这样才能保证通过索引扫描后，只需要从基础表提取很少的数据。

3、相关工具

 

3.1 组织分析命令

DBCC IND

用于分析表组织和索引组织查询命令。

• 命令行

DBCC IND ( { \'dbname\' | dbid }, { \'objname\' | objid }, { nonclustered indid | 1 | 0 | -1 | -2 } [, partition_number] )

• 参数

• Dbname:数据库名
• Dbid：数据库Id
• Objname：表名
• Objid：表ID
• nonclustered indid:非聚集索引ID，-2 根节点 -1 中间节点 Branch Nodes 0 叶子节点、1 所有节点

• 下列查询语句等同于 DBCC IND

Select * from sys.dm_db_database_page_allocations(DB_ID(), object_id(\'TestData8000\'),NULL,NULL,\'DETAILED\')

sys.dm_db_database_page_allocations(@DatabaseId , @TableId , @IndexId , @PartionID , @Mode)

• @DatabaseId：数据库Id
• @TableId:表名
• @indexId：
• @PartionId：分区Id

堆表

聚集索引表

查询结果集，字段说明

列	说明
PageFID	索引所在文件Id
PagePid	索引所在页Id
IAMFID	索引所在IAM文件Id
IAMPID	索引所在IAM的页Id
objectId	对象ID,表对象ID
IndexId	索引类型 0堆、1聚集索引、2-250非聚集索引
PartitionNumber	索引所在分区编号
PartitionId	索引所在的分区Id
Iam_Chain_Type	该页存放的数据类型、in-row data 数据页或索引页、Row-overflow-data 溢出数据行页 Blob data 大文件类型页
PageType	数据类型见页类型
IndexLevel	索引级别 null 根级，0 叶子级，其他索引级
NextPageFID	双链表前级文件Id
NextPagePID	双链表前级页Id
PrevPageFID	双链表后级文件Id
PrevPagePID	双链表后级页Id

DBCC Page

用于查看页数据信息。  

DBCC PAGE
(
[\'database name\'|database id], -- can be the actual name or id of the database
file number, -- the file number where the page is found
page number, -- the page number within the file
print option = [0|1|2|3] -- display option; each option provides differing levels of information
)

• database name：数据库名
• file Number:页所在文件Id
• Page Number:页id
• Print 0、1、2、3：不同的级别，3为最高级  

--DBCC IND(\'DataPageTestDb\',\'TestData8000\',-1) 先查看表在数据里页数据信息

--DBCC PAGE(DataPageTestDb,1,8,3) 以文本信息查看

--DBCC PAGE(DataPageTestDb,1,8,3) with tableresults，以表格信息查看

3.2 查询计划

查看索引情况

--dbcc show_statistics ([tablename], [indexname])

--dbcc show_statistics (TestDataUnIndex, PK_TestDataUnIndex)

命令详细见

https://docs.microsoft.com/zh-cn/previous-versions/sql/sql-server-2008-r2/ms174384(v=sql.105)

-- 打开IO开销统计 set STATISTICS io ON

-- 打开执行时间统计 set STATISTICS TIME ON

-- Select * from Table

或

3.3 跟踪代码生成的SQL语句

Sql Profiler 用于跟踪程序生成的语句。

参考文章

https://www.cnblogs.com/yx007/p/7268310.html

下图用于跟踪Net sqlclient data provider 产生的语句,net体系应用。

以下语句用于跟踪，在线运行时，SQL操作用时比较长的语句

SELECT TOP 50 

total_worker_time/execution_count AS [Avg CPU Time], 

(SELECT SUBSTRING(text,statement_start_offset/2, 

(CASE WHEN statement_end_offset = -1 then LEN(CONVERT(nvarchar(max), text)) * 2 ELSE statement_end_offset end -statement_start_offset)/2) 

FROM sys.dm_exec_sql_text(sql_handle)) AS query_text, * 

FROM sys.dm_exec_query_stats 

ORDER BY [Avg CPU Time] DESC

以下语句用于查询数据库死锁

select request_session_id,OBJECT_NAME(resource_associated_entity_id) tableName from 

sys.dm_tran_locks 

where resource_type=\'OBJECT\' 

use master 

go 

--检索死锁进程 

select spid, blocked, loginame, last_batch, status, cmd, hostname, program_name 

from sysprocesses 

where spid in 

( select blocked from sysprocesses where blocked <> 0 ) or (blocked <>0) 

select request_session_id,OBJECT_NAME(resource_associated_entity_id) tableName from 

sys.dm_tran_locks 

where resource_type=\'OBJECT\'

 

4、其他

 

4.1 数据库字段类型及长度

 

类型	字节数	定长	变长	blob类型
uniqueidentifier	16	1
date	3	1
time	5	1
datetime2	8	1
datetimeoffset	10	1
tinyint	1	1
smallint	2	1
int	4	1
smalldatetime	4	1
real	4	1
money	8	1
datetime	8	1
float	8	1
sql_variant	8016		1
bit	1	1
decimal(18.2)	9	1
numeric(18.2)	9	1
varchar(max)				1
nvarchar(max)				1
varbinary(max)				1
XML				1
Image				1
text
ntext
varchar()			1
nvarchar()			1
varbinary()			1
char		1
nchar		1