6. Создание и использование индексов и ключей в сис­теме sql Server.

Индексом называется отдельная физическая структура БД, созданная на основе таблиц и предназначенная для ускорения выборки данных, поиск которых осуществляется по значению из проиндексированного столбца. Кроме того, в SQL Server индексы используются для обеспечения уникальности строк и столбцов таблицы, упорядочения информации и распределения данных таблицы в отдельном файле или группе файлов с целью повыше­ния скорости доступа.

В SQL Server данные и индексы таблиц хранятся в виде страниц следующего формата:

8192 байт

- 96 байт

- 36 байт

-8060 байт

^{

В SQL Server дисковая память для таблиц и индексов раз­деляется блоками по 8 страниц, которые называются экстен­тами. После заполнения одного экстента объекту выделяется следующий (еще 8 страниц).

Для представления индексов в SQL Server используется схема двоичного дерева:

Уровень 1

Уровень 0

Каждый из прямоугольников на схеме отображает стра­ницу индекса. С увеличением числа уровней производительность обработки индекса уменьшается. В SQL Server поддерживается два типа индексов: кластерные и некластерные.

Кластерный индекс – это двоичное дерево, в котором на нулевом уровне (уровне листов) содержатся страницы актуаль­ных данных таблицы и физически информация хранится в логи­ческом порядке данного индекса. Создание кластерного индекса требует наличия в БД свободного дискового пространства  в 1,2 раза большего, чем существующий объем данных таблицы. Для каждой таблицы может существовать только один кластерный индекс.

В случае некластерных индексов страницы листового уровня содержат не актуальные данные таблицы, а указатель на строку данных, включающий номер страницы данных и порядко­вый номер записи на странице. Некластерный индекс не требует физического переупорядочения строк данных таблицы и соответ­ственно, не требует наличия в БД большого свободного диско­вого пространства.

Некластерные индексы всегда имеют на один уровень больше кластерных, поэтому после достижения уровня листов дополнительно требуется выполнить чтение страницы данных. Если таблица имеет кластерный индекс, указатели строк некла­стерных индексов будут ссылаться на уровень листов кластер­ного индекса. Если таблица не имеет кластерного индекса указа­тель строк включает идентификатор файла, номер страницы дан­ных и номер записи на странице.

Для одной таблицы может быть создано до 249 некла­стерных индексов. Строка индекса не может иметь длину больше 900 Байт и не должна включать более 16 столбцов значений.

Для любой таблицы достаточно иметь один кластерный и 2 - 6 некластерных индексов (за исключением создания хранилищ данных).

Индексы не могут быть созданы для столбцов со следую­щими типами данных: BIT, TEXT, IMAGE. Индексы не могут создаваться для видов.

Для создания индексов определенной таблицы базы дан­ных SQL-сервера можно воспользоваться одним из следующих способов:

• создать индекс с помощью SQL-команды CREATE IN­DEX;

• воспользоваться возможностями утилиты SQL Server Enterprise Manager.

Рассмотрим второй способ создания индексов. Haчальным этапом создания индекса является выбор необходи­мой базы данных и таблицы, для которой он будет определяться.

Выполнение команды. Все задачи/Manage Indexes меню Действие отобразит на экране диалоговое окно управления ин­дексами базы данных. Следует обратить внимание на выпадаю­щие списки данного диалогового окна Database и Table, которые позволяют перемещаться между базами данных и их таблицами. При том в списке Existing indexes отображаются имеющиеся ин­дексы для выбранных таблиц баз данных.

В нижней части данного диалогового окна расположены управляющие кнопки, выполняющие следующие действия:

New - создание нового индекса для выбранной таблицы БД;

Edit - редактирование параметров существующего ин­декса;

Delete - удаление предварительно выбранного индекса;

Close - закрытие диалогового окна;

Help - получение справочной информации по данному во­просу.

Для создания нового индекса следует воспользо­ваться кнопкой New данного диалогового окна. Это действие приведет к открытию другого диалогового окна Create New In­dex, с помощью которого и устанавливаются параметры индекса. В поле Index name данного диалогового окна необходимо ввести имя создаваемого индекса, после чего определить пере­чень полей участвующих в индексе. Для до­бавления определенного поля в индекс следует установить фла­жок слева от его имени. Здесь также можно просмотреть сле­дующую информацию о поле: Column - имя поля, Data type - тип данных, Length - размер, Nullable - возможность использования Null-значений, Precision - точность и Scale - порядок вводимых значений. Можно менять порядок расположения полей в представленном списке.

Группа опций Index options позволяет настроить дополни­тельные параметры создаваемого индекса:

Unique values – при необходимости ввода в определён­ное поле только уникальных значений, следует установить дан­ную опцию. Это позволит осуществлять автоматическую про­верку уникальности при каждом добавлении новой записи. Если будет предпринята попытка ввода уже имеющегося значения в записи данного поля, будет выдано сообщение об ошибке. При этом следует обратить внимание на запрет присут­ствия NULL-значений в этом поле. При использовании NULL-значений и установке данной опции могут возникнуть ошибки. Поэтому рекомендуется установить обязательный ввод значений в поле, для которого планируется создание уникального индекса;

Clustered index - в системе SQL-сервер имеется возмож­ность физического индексирования данных. Другими словами, использование индексов приводит к созданию отдельной струк­туры, которая связывается с физическим расположением данных в таблице. Использование этой опции позволяет произвести так называемое кластерное индексирование, в результате чего будут отсортированы данные в самой таблице согласно порядку этого индекса, и вся добавляемая информация будет приводить к изме­нению физического порядка данных. При этом нужно учитывать, что в таблице может быть определён только один кластерный ин­декс;

Ignore duplicate values - выбор данной опции приводит к игнорированию ввода повторяющихся значений в проиндексиро­ванных полях;

Do not recompute statistics - установка этой опции опре­деляет функцию автоматического обновления стати­стики для таблицы;

File group - с помощью данной опции можно осуществить выбор файловой группы, в которой будет находиться создавае­мый индекс;

Fill factor - данная возможность используется крайне редко. С помощью этой опции осуществляется настройка разбие­ния индекса на страницы. Если планируется частое изменение, удаление и добавление информации в таблице базы данных, то коэффициент FILLFACTOR следует установить как можно меньше, например, 20. Установка коэффициенту значения 100 рекомендуется при использовании больших таблиц, обращение к которым обычно происходит только для чтения;

Pad index - опция определяет заполнение внутреннего пространства индекса и используется совместно с опцией Fill fac­tor;

Drop existing - при использовании кластерного индекса, выбор данной опции определяет его повторное создание, что по­зволяет предотвратить нежелательное обновление кластерных индексов.

Использование кнопки Edit SQL данного диалогового окна предоставляет пользователю сгенерированную SQL-ко­манду, с помощью которой и будут выполняться произве­денные настройки. В окне имеются управляющие кнопки Parse и Execute, с помощью которых можно проанализи­ровать корректность установленных настроек (Parse), а также произвести запуск полученной SQL-команды (Execute).

Впоследствии созданные индексы могут использо­ваться в SQL-операторах SELECT следующим образом:

SELECT ...

FROM <имя таблицы> (INDEX= <имя_индекса>)

Одним из основных понятий баз данных, используемых при контроле целостности информации, является ключ. Разде­ляют первичные и внешние ключи. Первичный ключ - это уни­кальное поле (или несколько полей), однозначно определяющее записи таблицы базы данных. Внешние ключи - это поля таб­лицы, которые, как правило, соответствуют первичным ключам из других таблиц.

Рассмотрим основные различия между индексами и ключами:

• SQL-сервер разрешает определить только один пер­вичный ключ для таблицы, тогда как уникальных индексов можно создавать несколько;

• при использовании первичного ключа запрещается воз­можность ввода NULL-значений, тогда как при работе с уникальными индексами этот запрет не является обяза­тель­ным, однако придерживаться его желательно.

Рассмотрим процесс создания первичных ключей с помо­щью утилиты SQL Server Enterprise Manager. Первым этапом решения данной задачи будет выбор таблицы в списке объ­ектов базы данных. Выполнение команды Design Table меню Действие приведет к загрузке дизайнера таблиц, в окне которого следует выбрать необходимые поля, убрать флажок из колонки Allow Nulls для этих полей. Ус­тановка первичного ключа осуществляется с использованием кнопки Set primary key.

Если данная операция была выполнена корректно, то слева от имени поля/полей должен появиться значок ключа. Уда­ление первичного ключа производится аналогично его установке.

Для создания индекса используется команда Transact-SQL.

CREATE INDEX, общий синтаксис которой следующий:

CREATE[UNIQUE][CLUSTERED|NONCLUSTERED] INDEX <имя индекса> ON <имя таблицы>(имя столбца[, имя столбца]…)

[WITH[PAD_INDEX,][,] FILLFACTOR=x][[,]

IGNORE_DUP_KEY][[,] DROP_EXISTING}[[,]

STATISTICS_NORECOMPUTE]]

[ON группа файлов]

Рассмотрим параметры этой команды:

PAD_INDEX - это размер пространства, оставляемого от­крытым на каждой внутренней странице. По умолчанию число элементов на внутренней странице ≥2. Этот параметр использу­ется совместно с FILLFACTOR и использует процентное значе­ние этого параметра.

IGNORE_DUP_KEY - позволяет продолжить работу даже при попытке поместить в таблицу строки с дублирующимся зна­чением уникального ключевого поля – на экран выводится сооб­щение, а строка игнорируется.

DROP_EXISTING - при использовании этого параметра существующий кластерный индекс удаляется и создаётся заново, существующие некластерные индексы перестраиваются только после создания нового кластерного индекса

STATISTICS_NORECOMPUTE - блокирует автоматиче­ское обновление статистических сведений по индексам.

Рассмотрим другие операции над индексами.

1) Просмотр индексов:

а) в окне SQL Server Enterprise Manager выбрать БД (пикто­грамма в папке Databases);

б) перейти во вкладку Table and indexes – здесь отобра­жаются имена всех таблиц и имена связанных с ними индексов для выбранной БД.

2) Переименование, удаление индексов.

Для удаления индекса используется команда Transact-SQL:

DROP INDEX[владелец.] <имя_ таблицы>. <имя_индекса> [,[владелец.] <имя_таблицы>, <имя_индекса>]

Переименование индекса осуществляется командой:

sp_rename <имя_объекта>, <новое имя> [,COLUMN|INDEX]

Можно также использовать окно SQL Server Enterprise Manager: открыть таблицу в дизайнере, из контекстного меню для таблицы выбрать Properties, в диалоговом окне Table Properties выбрать вкладку Indexes/Key - здесь можно переименовать ин­декс и создать новый индекс.

Стратегия использования индексов:

1) Следует индексировать:

• столбцы, используемые для объединения таблиц;

• столбцы, используемые для ограничения диапазона дан­ных, которые анализируются при выполнении запросов;

• столбцы, используемые в директивах ORDER BY и

GROUP BY;

• столбцы, используемые для суммирования и подведения итогов.

2) Не следует индексировать:

• таблицы с небольшим количеством строк;

• столбцы, имеющие широкий диапазон значений;

• столбцы, значения в которых очень длинные (>25 байт);

• столбцы, не используемые при построении запросов.

3) Целесообразно использовать кластерные индексы для столбцов:

• если столбцы используются во многих запросах;

• если столбцы используются в ORDER BY или

GROUP BY;

• если столбцы используются для объединения таб­лиц.

Использование функции автоматического выбора типа ин­декса:

• открыть Query Analyzer;

• в списке DB выбрать имя БД;

• ввести текст SQL-команды;

• Выбрать команду Query/Perform Index Analysis.

SQL Server проанализирует запрос для определения, можно ли создать индекс, который будет способствовать ускоре­нию выполнения запроса. Если индекс удается обнаружить, то будет выведено окно Query Analyzer. Для создания предлагае­мого индекса, щёлкнуть кнопку Accept.