Обмен технологиями

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

1. Основные понятия индексации

**Индекс** — это специальная структура данных в базе данных, которая помогает системе управления базами данных (СУБД) быстро получить доступ к определенной информации в таблице данных. Указатель аналогичен оглавлению книги и может ускорить поиск данных.

2. Роль индекса

1. Повышение эффективности запросов: С помощью индексов система базы данных может быстро находить данные в таблице, что снижает необходимость полного сканирования таблицы.
2. Оптимизируйте сортировку и группировку данных: при операциях сортировки и группировки индексы могут значительно сократить количество сравнений и перемещений данных.
3. Обеспечьте уникальность данных: Создав уникальный индекс или индекс первичного ключа, вы можете обеспечить уникальность данных в таблице.
4. Поддерживает эффективное объединение таблиц.: В запросах, включающих несколько таблиц, индексы могут ускорить процесс соединения между таблицами.

3. Классификация индексов

Индексы SQL можно классифицировать в соответствии с различными стандартами. Общие методы классификации включают:

1. Классифицируется по структуре хранения：

   • Индекс B-дерева: включая B-Tree, B+Tree и т. д., которые являются наиболее часто используемыми типами индексов в базах данных.
   • Хэш-индекс: вычислить хеш-значение индексного столбца с помощью хеш-функции, чтобы быстро найти данные.
   • Полнотекстовый указатель: используется для поиска текстового содержимого и поддерживает сложный синтаксис запросов.
   • пространственный индекс: используется для хранения геопространственных данных, таких как данные координат в географических информационных системах (ГИС).

2. Классифицируется по функциям：

   • Обычный индекс: Самый простой тип индекса без каких-либо ограничений.
   • уникальный индекс: требует, чтобы значение столбца индекса было уникальным.
   • индекс первичного ключа: специальный уникальный индекс, используемый для уникальной идентификации каждой строки данных в таблице.
   • составной индекс: индекс, содержащий несколько столбцов, используемый для повышения производительности запросов с несколькими столбцами.

4. Преимущества и недостатки индексации

преимущество：

• Повышение эффективности запросов.
• Оптимизируйте сортировку и группировку данных.
• Поддерживает эффективное объединение таблиц.
• Обеспечьте уникальность данных.

недостаток：

• Увеличение затрат на ввод-вывод. Индексные файлы занимают дополнительное дисковое пространство и могут увеличить количество дисковых операций ввода-вывода.
• Снижение производительности операций записи. При вставке, обновлении или удалении данных индекс также необходимо обновлять, что может снизить производительность операций записи.
• Слишком большое количество индексов может привести к снижению производительности. Неподходящие индексы или слишком большое количество индексов могут снизить общую производительность базы данных.

5. Сценарии использования индекса

Решения об использовании индексов должны основываться на конкретных потребностях бизнеса и характеристиках данных. Вот некоторые распространенные сценарии использования:

• Столбцы, которые часто встречаются в условиях запроса.
• Столбцы, участвующие в операциях сортировки или группировки.
• Столбцы, которые часто участвуют в соединениях таблиц.
• Столбцы с высокими требованиями к уникальности, такие как идентификатор пользователя, адрес электронной почты и т. д.

6. Создание и ведение индексов

Создать индекс：

можешь использоватьCREATE INDEX Оператор создает индекс в базе данных. Например:

CREATE INDEX idx_name ON table_name (column_name);
1

Удалить индекс：

Когда индекс больше не нужен, вы можете использоватьDROP INDEX заявление об его удалении. Например:

DROP INDEX idx_name ON table_name;
1

Поддерживать индекс：

• Регулярно перестраивайте индекс: по мере добавления и изменения данных индекс может фрагментироваться, и периодическое перестроение индекса может восстановить его производительность.
• Мониторинг использования индекса: Контролируйте использование индексов с помощью инструментов управления базами данных или операторов SQL, а также быстро обнаруживайте и решайте проблемы, связанные с индексами.

7. Рекомендации по индексированию

1. Создавайте индексы только для обязательных столбцов: избегайте создания индексов для столбцов, которые используются редко или имеют высокую частоту повторения.
2. Рассмотрите возможность использования составных индексов: Если условия запроса включают несколько столбцов, рассмотрите возможность создания составного индекса для повышения производительности запроса.
3. Избегайте слишком большого количества индексов: Хотя индексы могут повысить производительность запросов, слишком большое количество индексов снизит производительность операций записи и увеличит потребление пространства хранения.
4. Использование сканирования покрытия индекса: Постарайтесь, чтобы запрос получал необходимые данные только через индекс и избегайте обратных запросов к таблице.

---

Основные принципы индексации

1. структура данных : Индексы обычно используют структуру данных для хранения данных, такую ​​как B-дерево (наиболее распространенное дерево B+), хеш-таблицу и т. д. Эти структуры данных позволяют системам баз данных находить, вставлять, удалять и обновлять данные быстрее, чем при полном сканировании таблицы.

2. Сортируйте и храните : При создании индекса база данных сортирует данные на основе значений столбцов индекса и сохраняет эти значения в структуре индекса. Для сбалансированных древовидных структур, таких как B-деревья, этот метод сортировки и иерархического хранения может обеспечить эффективность запросов.

3. пара ключ-значение : Индексы обычно хранятся в виде пар «ключ-значение», где ключ — это значение столбца индекса, а значение — это указатель или номер строки на соответствующую строку в таблице. Таким образом, когда запрос использует столбец индекса, база данных может быстро определить физическое расположение данных.

Роль индекса

1. Ускорьте получение данных : Основная функция индекса — ускорение поиска данных. С помощью индексов база данных может быстро найти место хранения данных без сканирования всей таблицы. Это особенно важно для таблиц с большими объемами данных.

2. Сокращение затрат на ввод-вывод : Узким местом производительности операций с базой данных (особенно операций запросов) часто является дисковый ввод-вывод. Индексы могут значительно сократить объем данных, которые необходимо прочитать во время запросов, тем самым снижая затраты на ввод-вывод.

3. Поддерживает сортировку и группировку.: с помощью индексов база данных может более эффективно выполнять операции сортировки и группировки, поскольку сам индекс уже сортирует данные.

4. Добейтесь уникальности данных: уникальный индекс гарантирует уникальность значения индексированного столбца в таблице, что помогает поддерживать целостность и согласованность данных.

5. Оптимизация запросов на соединение: в запросах соединения, включающих несколько таблиц, индексы могут значительно сократить количество строк, которые необходимо сравнивать и сопоставлять в процессе соединения, тем самым повышая эффективность запросов.

Меры предосторожности

Хотя индексы могут значительно повысить производительность запросов, у них есть свои ограничения:

• Затраты на поддержание индекса: индекс сам по себе должен занимать дополнительное пространство для хранения, а при вставке, обновлении и удалении данных индекс также необходимо соответствующим образом обновлять, что увеличивает дополнительные затраты на обслуживание.

• оптимизатор запросов : оптимизатор запросов к базе данных автоматически выбирает, использовать ли индекс и какой индекс использовать, на основе таких факторов, как условия запроса и структура таблицы. Поэтому не все запросы будут использовать индекс.

• выбор индекса : При разработке индекса необходимо тщательно выбирать столбцы и типы индекса, чтобы сбалансировать производительность запросов и затраты на обслуживание. Слишком большое количество индексов может снизить производительность обновления данных и увеличить затраты на хранение.

---

Различные типы индексов имеют свои уникальные характеристики и сценарии применения в базе данных. Ниже приводится подробный анализ характеристик и применимых сценариев нескольких распространенных типов индексов:

1. Обычный индекс

Функции：

• Самый простой тип индекса без ограничений уникальности.
• Допускаются значения NULL.
• На него нельзя ссылаться как на внешний ключ.
• Таблица может иметь несколько обычных индексов.

Применимая сцена：

• Он используется для ускорения доступа и получения данных в таблице, особенно при создании обычных индексов по столбцам с большими объемами данных и часто запрашиваемыми, что позволяет существенно повысить эффективность запросов.
• Обычные индексы можно использовать, когда требования уникальности не включены в условия запроса.

2. Уникальный индекс

Функции：

• Столбцы данных не допускают дубликатов, но допускаются значения NULL (но в таблице может быть только одно значение NULL, поскольку NULL считается особым значением при сравнении уникальности).
• На него нельзя ссылаться как на внешний ключ.
• Таблица позволяет создавать уникальные индексы для нескольких столбцов.

Применимая сцена：

• Используется для обеспечения уникальности данных и предотвращения дублирования данных.
• В сценариях, где необходимо гарантировать уникальность значения определенного столбца или комбинации столбцов, использование уникального индекса может обеспечить точность данных.
• Если в условия запроса включены требования уникальности, использование уникального индекса может ускорить выполнение запроса.

3. Индекс первичного ключа

Функции：

• Индекс первичного ключа — это специальный уникальный индекс, который не только требует, чтобы значение столбца данных было уникальным, но также не допускает NULL.
• В каждой таблице может быть только один индекс первичного ключа.
• Индексы первичного ключа могут называться внешними ключами.

Применимая сцена：

• Используется для уникальной идентификации каждой строки данных в таблице, чтобы обеспечить целостность и согласованность данных.
• В сценариях, когда вам необходимо быстро получить доступ к определенным строкам в таблице, использование индексов первичного ключа может значительно повысить эффективность запросов.
• Индекс первичного ключа — очень важный аспект при проектировании таблиц и оптимизации базы данных. Он оказывает важное влияние на производительность и удобство обслуживания базы данных.

4. Комбинированный индекс

Функции：

• Используйте несколько столбцов для формирования индекса.
• Вы можете повысить эффективность запросов, включающих эти столбцы, особенно если эти столбцы часто встречаются вместе в критериях запроса.
• Порядок объединения индексов важен, поскольку он влияет на выбор и использование индексов оптимизатором запросов.

Применимая сцена：

• Если условия запроса включают несколько столбцов, использование комбинированного индекса может значительно уменьшить объем данных, которые необходимо сканировать, и повысить эффективность запросов.
• В сценариях, где для нескольких столбцов требуются совместные операции запроса, сортировки или фильтрации, использование комбинированного индекса может оптимизировать производительность запроса.

5. Другие типы индексов (например, полнотекстовый индекс).

Функции：

• Полнотекстовый индекс — это особый тип индекса, используемый для поиска ключевых слов в текстовых данных.
• Он отличается от обычных индексов структурой данных и использованием и обычно используется в сценариях полнотекстового поиска.

Применимая сцена：

• Подходит для нечеткого поиска по ключевым словам в больших объемах данных, например, для функции текстового поиска в поисковых системах.
• Полнотекстовое индексирование может обеспечить более эффективное решение, когда вам необходимо выполнить сложный поиск в текстовых полях (например, поиск с использованием подстановочных знаков, поиск синонимов и т. д.).

---

Ниже приведены подробные инструкции по созданию, просмотру и удалению индексов:

Создать индекс

Существует множество способов создания индекса, но их можно резюмировать следующим образом:

1. Укажите индекс при создании таблицы：

   • В использованииCREATE TABLE При создании таблицы с помощью оператора вы можете указать индекс непосредственно после определения столбца. Сюда входят индексы первичного ключа, уникальные индексы и т. д.
   • Пример (при условии, что вы создаете файл с именемstudentsстол, и вidСоздайте индекс первичного ключа в столбце):

     CREATE TABLE students (
         id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
         name VARCHAR(100),
         age INT,
         INDEX idx_name (name) -- 在name列上创建普通索引
     );
     1
     2
     3
     4
     5
     6

2. Добавьте индекс с помощью оператора ALTER TABLE.：

   • Если таблица уже существует, вы можете использоватьALTER TABLEоператор для добавления индекса в таблицу.
   • Пример (дляstudentsстолageДобавьте в столбец обычный индекс):

     ALTER TABLE students ADD INDEX idx_age (age);
     1

3. Создайте индекс с помощью оператора CREATE INDEX.：

   • Другой способ создать индекс для существующей таблицы — использоватьCREATE INDEXзаявление.
   • Пример (дляstudentsстолnameиageКомбинация столбцов для создания индекса):

     CREATE INDEX idx_name_age ON students (name, age);
     1

Посмотреть индекс

Методы просмотра индексов различаются от системы баз данных к системе баз данных, но большинство баз данных предоставляют соответствующие команды или методы запроса для просмотра информации индекса.

1. Использование команды SHOW INDEX (MySQL)：

   • Для базы данных MySQL вы можете использоватьSHOW INDEXКоманда для просмотра индексной информации таблицы.
   • Пример:

     SHOW INDEX FROM students;
     1

   • Это будет списокstudentsВся индексная информация таблицы, включая имя индекса, имя столбца, тип индекса и т. д.

2. Запросить таблицу INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS (MySQL)：

   • Другой способ просмотреть индекс — запроситьINFORMATION_SCHEMA.STATISTICS поверхность. В этой таблице хранится статистическая информация для всех таблиц в базе данных, включая информацию об индексах.
   • Пример запроса:

     SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS WHERE TABLE_SCHEMA = 'your_database_name' AND TABLE_NAME = 'students';
     1

3. Использование системных представлений или функций (другие системы баз данных)：

   • Для других систем баз данных (таких как SQL Server, Oracle и т. д.) вам может потребоваться использовать системные представления или специальные функции для просмотра индексной информации. Конкретные методы можно найти в официальной документации соответствующей базы данных.

Удалить индекс

Удаление индекса также требует разных методов в зависимости от системы базы данных.

1. Используйте команду DROP INDEX.：

   • Большинство систем баз данных поддерживают использованиеDROP INDEXкоманда для удаления индекса.
   • Пример (MySQL):

     DROP INDEX idx_name ON students;
     1

   • Примечание. В некоторых системах баз данных (например, SQL Server)DROP INDEXСинтаксис команды может немного отличаться: требуется указать имя таблицы и имя индекса, но не использоватьONКлючевые слова.

2. Используйте оператор ALTER TABLE：

   • Другой способ удалить индекс — использоватьALTER TABLEзаявление.
   • Пример (MySQL):

     ALTER TABLE students DROP INDEX idx_age;
     1

3. Используйте инструменты управления базами данных：

   • Помимо использования команд SQL, вы также можете использовать инструменты управления базами данных (такие как MySQL Workbench, SQL Server Management Studio и т. д.) для графического создания, просмотра и удаления индексов. Эти инструменты обычно предоставляют более интуитивно понятные рабочие интерфейсы и богатые функциональные возможности.

Меры предосторожности

• При создании, просмотре и удалении индексов убедитесь, что у вас достаточно знаний о вашей системе баз данных, чтобы избежать ненужных ошибок и потери данных.
• Хотя индексы могут повысить эффективность запросов, они также занимают дополнительное пространство для хранения и могут увеличить накладные расходы на операции вставки, обновления и удаления данных. Поэтому при создании индекса вам необходимо идти на компромиссы и делать выбор, исходя из реальной ситуации.
• Прежде чем удалять индекс, убедитесь, что он больше не используется или доступна альтернативная схема индексирования. В противном случае удаление индекса может привести к снижению производительности запросов.

---

Индексы оказывают существенное влияние на производительность базы данных, как положительное, так и потенциально отрицательное. Ниже приводится подробный анализ:

положительное влияние

1. Ускорить получение данных：

   • Индексы могут значительно ускорить получение данных. С помощью индекса система базы данных может напрямую определить местоположение целевых данных, не сканируя всю таблицу по одному. Это особенно важно для крупномасштабных наборов данных и может значительно повысить эффективность запросов.
   • Индексы также снижают затраты на ввод-вывод за счет уменьшения количества строк, сканируемых базой данных, поскольку система базы данных может быстрее находить нужные ей данные без необходимости читать всю таблицу или большое количество ненужных строк данных.

2. Улучшение производительности базы данных：

   • Использование индексов может уменьшить количество дисковых операций ввода-вывода в системе базы данных, поскольку индексы обычно хранятся в памяти и к ним можно быстро получить доступ. Это помогает повысить производительность всей системы базы данных, особенно при работе со сложными запросами и большими объемами данных.
   • Индексы также могут оптимизировать планы запросов, позволяя системе баз данных более эффективно выполнять операции запросов. Оптимизатор запросов может использовать индексы для создания более эффективных планов запросов, тем самым улучшая время ответа на запрос и пропускную способность.

3. Обеспечьте уникальность данных：

   • Уникальные индексы и индексы первичного ключа обеспечивают уникальность данных в базе данных. Это помогает поддерживать целостность и согласованность данных, предотвращая дублирование данных и ошибки.

потенциальные негативные последствия

1. Увеличение требований к пространству для хранения：

   • Индексы требуют дополнительного места для хранения. Для больших баз данных пространство, занимаемое индексом, может быть довольно большим, что увеличивает стоимость хранения базы данных.
   • По мере увеличения количества индексов общие требования к объему памяти базы данных соответственно возрастают. Поэтому при создании индекса необходимо взвесить влияние на объем памяти.

2. Увеличить затраты на написание：

   • Каждый раз, когда данные вставляются, обновляются или удаляются, системе базы данных необходимо не только изменять сами данные, но и обновлять соответствующие индексы. Это увеличивает накладные расходы на операции записи и снижает производительность записи.
   • В сценариях операций записи с высокой степенью одновременности частые обновления индекса могут стать узким местом производительности. Поэтому при разработке индексов необходимо учитывать влияние на производительность записи.

3. Снижение эффективности оптимизатора запросов：

   • В некоторых случаях индексы могут привести к тому, что оптимизатор запросов выберет неоптимальный план запроса. Это может быть связано с тем, что наличие индекса вводит оптимизатор запросов в заблуждение при оценке стоимости запросов.
   • Поэтому при создании индекса необходимо тщательно продумать, действительно ли он поможет оптимизировать производительность запросов, и избегать создания избыточных или ненужных индексов.

4. Затраты на поддержание индекса：

   • Индексы требуют регулярного обслуживания для поддержания своей производительности. Сюда входят такие операции, как перестроение или реорганизация индексов, обновление статистики индексов и т. д. Эти операции требуют дополнительных ресурсов и времени и могут оказать краткосрочное влияние на производительность базы данных.
   • Администраторам баз данных необходимо иметь определенный технический уровень для эффективного управления индексами, включая выбор подходящих стратегий индексирования, оптимизацию производительности запросов и регулярное обслуживание индексов.

---

Если столбец имеет индекс, но некоторые данные в нем удалены, обновление индекса обычно выполняется автоматически системой управления базами данных (СУБД) без вмешательства пользователя вручную. Цель индексов базы данных — ускорить поиск данных. Они тесно связаны с данными в таблице, но сам индекс не хранит данные, а хранит указатели или информацию о местоположении, указывающую на данные в таблице.

Ниже приведены подробные инструкции о том, как индекс автоматически обновляется с учетом удаления данных:

Механизм автоматического обновления индекса

1. Операция удаления данных：

   • Когда пользователь выполняет операцию удаления данных (например, используяDELETEоператор), СУБД сначала удалит указанную строку данных из таблицы.
   • Эта операция удаления влияет не только на данные в таблице, но и на индексы, связанные с данными.

2. Обновления индекса：

   • При удалении строки данных из таблицы СУБД автоматически обновляет все затронутые индексы.
   • Для каждой удаленной строки данных СУБД удалит из индекса соответствующую запись индекса (т. е. указатель или информацию о местоположении, указывающую на строку данных).
   • Это обновление является немедленным, то есть, как только строка удаляется из таблицы, соответствующая запись индекса удаляется немедленно.

3. Вопросы производительности：

   • Хотя автоматическое обновление индекса обеспечивает согласованность данных индекса и таблицы, оно также может оказывать определенное влияние на производительность.
   • Обновление индекса может стать узким местом производительности, особенно при выполнении большого количества операций удаления.
   • Поэтому, прежде чем выполнять большое количество операций удаления, иногда вам может потребоваться рассмотреть другие стратегии, такие как пакетное удаление, перестроение индекса и т. д., чтобы оптимизировать производительность.

Перестроение индекса

• Если операция удаления вызывает серьезную фрагментацию индекса и влияет на производительность запросов, рассмотрите возможность перестроения индекса.
• Реконструкция индекса — это операция по перестроению индекса, которая позволяет устранить фрагментацию индекса и повысить производительность запросов.
• В MySQL вы можете использоватьALTER TABLEСопоставление операторовDROP INDEXиADD INDEX возможность перестроить индекс. Однако следует отметить, что этот процесс может временно заблокировать таблицу и повлиять на другие операции запроса.

---

Обновление индексов вручную для отражения операций удаления данных обычно не требуется в большинстве систем управления базами данных (таких как MySQL, PostgreSQL, SQL Server и т. д.), поскольку база данных автоматически поддерживает согласованность индексов. Когда вы удаляете данные из таблицы, база данных автоматически удаляет из индекса соответствующую запись индекса.

Однако в некоторых случаях производительность запросов может снизиться, если индекс фрагментируется из-за частых изменений данных, включая вставки, обновления и удаления. На этом этапе вы можете вручную вмешаться в обслуживание индекса, включая его перестроение или оптимизацию. Хотя это не приводит к непосредственному «обновлению» индекса для отражения одной операции удаления, оно может улучшить производительность индекса в целом.

Ниже приведены некоторые методы оптимизации индекса вручную, которые могут косвенно отражать влияние операций удаления данных на индекс:

1. Перестроить индекс：

   • использоватьALTER TABLE оператор удаляет и воссоздает индекс. Это устраняет фрагментацию индекса и делает его более компактным и эффективным.
   • Например, в MySQL вы можете использовать следующую команду для перестроения индекса (при условии, что индекс называетсяidx_name, имя таблицыusers）：

     ALTER TABLE users DROP INDEX idx_name;
     ALTER TABLE users ADD INDEX idx_name(column_name);
     1
     2

   • Примечание. Перестроение индекса может временно заблокировать таблицу и повлиять на другие операции запроса, поэтому рекомендуется выполнять его в непиковые часы.

2. Оптимизировать таблицу：

   • использоватьOPTIMIZE TABLE оператор реорганизации физического хранилища таблицы, включая индексы. Это может помочь уменьшить фрагментацию таблицы и потенциально повысить производительность запросов.
   • Например, в MySQL вы можете использовать следующую команду для оптимизации таблицы (при условии, что таблица называетсяusers）：

     OPTIMIZE TABLE users;
     1

   • Примечание. Процесс оптимизации таблицы может занять некоторое время, а также таблица может быть временно заблокирована.

3. Таблица анализа：

   • использоватьANALYZE TABLE оператор для обновления статистики таблицы, включая использование индекса. Это помогает оптимизатору базы данных создавать более эффективные планы запросов.
   • Например, в MySQL вы можете использовать следующую команду для анализа таблицы (при условии, что таблица называетсяusers）：

     ANALYZE TABLE users;
     1

   • Анализ таблиц не влияет напрямую на физическую структуру индекса, но может помочь базе данных более эффективно использовать индекс.

4. Регулярно поддерживать индекс：

   • Периодически проверяйте фрагментацию индекса и при необходимости оптимизируйте или перестраивайте его.
   • Рассмотрите возможность использования инструментов или сценариев управления базами данных для автоматизации процесса обслуживания индекса.

Важно отметить, что обновление индекса вручную для отражения одной операции удаления данных обычно не требуется, поскольку база данных обрабатывает эту ситуацию автоматически. Однако важно регулярно поддерживать индекс, чтобы он оставался в оптимальном состоянии, чего можно достичь с помощью методов, описанных выше.

Кроме того, если вам все же необходимо вручную вмешаться в индекс, чтобы отразить конкретные изменения данных (хотя это случается редко), вам может потребоваться более глубокое понимание внутренней работы вашей системы управления базой данных и рассмотреть возможность использования команды обслуживания базы данных более низкого уровня. или инструмент. Однако в большинстве случаев достаточно просто полагаться на возможности автоматического обслуживания индексов базы данных.