數據庫索引設計與優化 数据库索引设计与优化

<內容簡介>

本書提供了一種簡單、高效、通用的關系型數據庫索引設計方法。作者通過系統的講解及大量的案例清晰地闡釋了關系型數據庫的訪問路徑選擇原理，以及表和索引的掃描方式，詳盡地講解瞭如何快速地估算SQL運行的CPU時間及執行時間，幫助讀者從原理上理解SQL、表及索引結構、訪問方式等對關系型數據庫造成的影響，並能夠運用量化的方法進行判斷和優化，指導關系型數據庫的索引設計。

<章節目錄>

目錄
第1章 概述 1
關於SQL性能的另一本書 1
不合適的索引 3
誤區和誤解 4
誤區1：索引層級不要超過5層 5
誤區2：單表的索引數不要超過6個 6
誤區3：不應該索引不穩定的列 6
示例 7
磁盤驅動器使用率 7
系統化的索引設計 8
第２章 表和索引結構 10
介紹 10
索引頁和表頁 11
索引行 11
索引結構 12
表行 12
緩沖池和磁盤I/O 12
從DBMS緩沖池進行的讀取 13
從磁盤驅動器進行的隨機I/O 13
從磁盤服務器緩存進行的讀取 14
從磁盤驅動器進行的順序讀取 15
輔助式隨機讀 15
輔助式順序讀 18
同步I/O和異步I/O 18
硬件特性 19
DBMS特性 20
頁 20
表聚簇 21
索引行 21
表行 22
索引組織表 22
頁鄰接 23
B樹索引的替代品 24
聚簇的許多含義 25
第3章 SQL處理過程 27
簡介 27
謂詞 27
評註 28
優化器及訪問路徑 28
索引片及匹配列 29
索引過濾及過濾列 29
訪問路徑術語 31
監控優化器 32
幫助優化器（統計信息） 32
幫助優化器（FETCH調用的次數） 32
何時確定訪問路徑 33
過濾因子 34
組合謂詞的過濾因子 35
過濾因子對索引設計的影響 37
物化結果集 39
遊標回顧 39
方式1：一次FETCH調用物化一條記錄 40
方式2：提前物化 41
數據庫設計人員必須牢記 41
練習 41
第4章 為SELETE語句創建理想的索引 43
簡介 43
磁盤及CPU時間的基礎假設 44
不合適的索引 44
三星索引——查詢語句的理想索引 45
星級是如何給定的 46
範圍謂詞和三星索引 48
為查詢語句設計最佳索引的算法 49
候選A 50
候選B 50
現今排序速度很快——為什麽我們還需要候選B 51
需要為所有查詢語句都設計理想索引嗎 52
完全多餘的索引 52
近乎多餘的索引 53
可能多餘的索引 53
新增一個索引的代價 54
響應時間 54
磁盤負載 55
磁盤空間 56
一些建議 57
練習 58
第5章 前瞻性的索引設計 59
發現不合適的索引 59
基本問題法（BQ） 59
註意 60
快速上限估算法（QUBE） 61
服務時間 62
排隊時間 62
基本概念：訪問 63
計算訪問次數 65
FETCH處理 66
主要訪問路徑的QUBE示例 67
使用滿足需求的成本最低的索引還是所能達到的最優索引：示例1 72
該事務的基本問題 73
對該事務上限的快速估算 73
使用滿足需求的成本最低的索引還是所能達到的最優索引 74
該事務的最佳索引 75
半寬索引（最大化索引過濾） 75
寬索引（只需訪問索引） 76
使用滿足需求的成本最低的索引還是所能達到的最優索引：示例2 77
範圍事務的BQ及QUBE 78
該事務的最佳索引 79
半寬索引（最大化索引過濾） 80
寬索引（只需訪問索引） 81
何時使用QUBE 82
第6章 影響索引設計過程的因素 83
I/O時間估算的驗證 83
多個窄索引片 84
簡單就是美（和安全） 86
困難謂詞 87
LIKE謂詞 87
OR操作符和布爾謂詞 88
IN謂詞 89
過濾因子隱患 90
過濾因子隱患的例子 92
最佳索引 95
半寬索引（最大化索引過濾） 96
寬索引（只需訪問索引） 97
總結 97
練習 99
第7章 被動式索引設計 100
簡介 100
EXPLAIN描述了所選擇的訪問路徑 101
全表掃描或全索引掃描 101
對結果集排序 101
成本估算 102
數據庫管理系統特定的EXPLAIN選項及限制 102
監視揭示現實 103
性能監視器的演進 104
LRT級別的異常監視 106
程序粒度的均值是不夠的 106
異常報告舉例：每個尖刺一行 106
問題製造者和受害者 108
有優化空間的問題製造者和無優化空間的問題製造者 108
有優化空間的問題製造者 109
調優的潛在空間 111
無優化空間的問題製造者 114
受害者 115
查找慢的SQL調用 117
調用級別的異常監視 118
Oracle舉例 121
SQL Server舉例 123
結論 125
數據庫管理系統特定的監視問題 126
尖刺報告 127
練習 127
第8章 為表連接設計索引 129
簡介 129
兩個簡單的表連接 131
例8.1：CUST表作為外層表 131
例8.2：INVOICE表作為外層表 132
表訪問順序對索引設計的影響 133
案例研究 133
現有索引 136
理想索引 142
理想索引，每事務物化一屏結果集 146
理想索引，每事務物化一屏結果集且遇到FF缺陷 149
基本連接的問題（BJQ） 151
結論：嵌套循環連接 153
預測表的訪問順序 153
合並掃描連接和哈希連接 155
合並掃描連接 155
例8.3：合並掃描連接 155
哈希連接 157
程序C：由優化器選擇MS/HJ（在現有索引條件下） 158
理想索引 159
嵌套循環連接VS. MS/HJ及理想索引 161
嵌套循環連接VS. MS/HJ 161
嵌套循環連接VS.理想索引 162
連接兩張以上的表 163
為什麽連接的性能表現較差 166
模糊的索引設計 166
優化器可能選擇錯誤的表訪問路徑 166
樂觀的表設計 166
為子查詢設計索引 167
為UNION語句設計索引 167
對於表設計的思考 167
冗餘數據 167
無意識的表設計 171
練習 173
第9章 星型連接 175
介紹 175
維度表的索引設計 177
表訪問順序的影響 178
事實表的索引 179
匯總表 182
第10章 多索引訪問 184
簡介 184
索引與 184
與查詢表一同使用索引與 186
多索引訪問和事實數據表 187
用位圖索引進行多索引訪問 187
索引或 188
索引連接 189
練習 190
第11章 索引和索引重組 191
B樹索引的物理結構 191
DBMS如何查找索引行 192
插入一行時會發生什麽 193
葉子頁的分裂嚴重嗎 194
什麽時候應該對索引進行重組 196
插入模式 196
索引列的穩定性 205
長索引行 207
舉例：對順序敏感的批處理任務 208
表亂序（存在聚簇索引） 211
表亂序（沒有以CNO開頭的聚簇索引） 212
存儲在葉子頁中的表行 212
SQL Server 212
Oracle 213
索引重組的代價 214
分裂的監控 215
總結 216
第12章 數據庫管理系統相關的索引限制 219
簡介 219
索引列的數量 219
索引列的總長度 220
變長列 220
單表索引數量上限 220
索引大小上限 220
索引鎖定 221
索引行壓縮 221
數據庫管理系統索引創建舉例 222
第13章 數據庫索引選項 224
簡介 224
索引行壓縮 224
索引鍵以外的其他索引列 225
唯一約束 227
從不同的方向掃描數據庫索引 227
索引鍵截斷 228
基於函數的索引 228
索引跳躍式掃描 229
塊索引 230
數據分區的二級索引 230
練習 231
第14章 優化器不是完美的 232
簡介 232
優化器並不總能看見最佳方案 234
匹配及過濾問題 234
非BT謂詞 234
無法避免的排序 237
不必要的表訪問 238
優化器的成本估算可能錯得離譜 239
使用綁定變量的範圍謂詞 239
偏斜分佈 241
相關列 242
部分索引鍵的警示故事 243
成本估算公式 246
估算I/O時間 247
估算CPU時間 248
協助優化器處理估算相關的問題 249
優化器的問題是否會影響索引設計 252
練習 253
第15章 其他評估事項 254
QUBE公式背後的假設條件 254
內存中的非葉子索引頁 255
例子 255
磁盤服務器讀緩存的影響 256
緩沖子池 258
長記錄 259
慢速順序讀 259
實際的響應時間可能比QUBE評估值短得多 259
葉子頁和表頁緩存在緩沖池中 260
識別低成本的隨機訪問 262
輔助式隨機讀取 262
輔助式順序讀 265
評估CPU時間（CQUBE） 265
單次順序訪問的CPU時間 265
單次隨機訪問的CPU時間 267
單次FETCH調用的CPU時間 269
每排序一行的平均CPU時間 270
CPU評估舉例 270
寬索引還是理想索引 270
嵌套循環（及反範式化）還是MS/HJ 271
合並掃描與哈希連接的比較 274
跳躍式順序掃描 275
CPU時間仍然不可忽視 276
第16章 組織索引設計過程 277
簡介 277
計算機輔助式索引設計 278
設計出色索引的9個步驟 280
參考文獻 282
術語表 283
索引 291