系統(tǒng)如何訪問表中的數(shù)據(jù)

一般地，系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，可以使用兩種方法：表掃描和索引查找。第一種方法是表掃描，就是指系統(tǒng)將指針放置在該表的表頭數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)頁上，然后按照數(shù)據(jù)頁的排列順序，一頁一頁地從前向后掃描該表數(shù)據(jù)所占有的全部數(shù)據(jù)頁，直至掃描完表中的全部記錄。在掃描時，如果找到符合查詢條件的記錄，那么就將這條記錄挑選出來。最后，將全部挑選出來符合查詢語句條件的記錄顯示出來。第二種方法是使用索引查找。索引是一種樹狀結(jié)構(gòu)，其中存儲了關鍵字和指向包含關鍵字所在記錄的數(shù)據(jù)頁的指針。當使用索引查找時，系統(tǒng)沿著索引的樹狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)索引中關鍵字和指針，找到符合查詢條件的的記錄。最后，將全部查找到的符合查詢語句條件的記錄顯示出來。

    在SQL Server中，當訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時，由SQL Server確定該表中是否有索引存在。如果沒有索引，那么SQL Server使用表掃描的方法訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。查詢處理器根據(jù)分布的統(tǒng)計信息生成該查詢語句的優(yōu)化執(zhí)行規(guī)劃，以提高訪問數(shù)據(jù)的效率為目標，確定是使用表掃描還是使用索引。

索引的選項

    在創(chuàng)建索引時，可以指定一些選項，通過使用這些選項，可以優(yōu)化索引的性能。這些選項包括FILLFACTOR選項、PAD_INDEX選項和SORTED_DATA_REORG選項。

使用FILLFACTOR選項，可以優(yōu)化插入語句和修改語句的性能。當某個索引頁變滿時，SQL Server必須花費時間分解該頁，以便為新的記錄行騰出空間。使用FILLFACTOR選項，就是在葉級索引頁上分配一定百分比的自由空間，以便減少頁的分解時間。當在有數(shù)據(jù)的表中創(chuàng)建索引時，可以使用FILLFACTOR選項指定每一個葉級索引節(jié)點的填充的百分比。缺省值是0，該數(shù)值等價于100。在創(chuàng)建索引的時候，內(nèi)部索引節(jié)點總是留有了一定的空間，這個空間足夠容納一個或者兩個表中的記錄。在沒有數(shù)據(jù)的表中，當創(chuàng)建索引的時候，不要使用該選項，因為這時該選項是沒有實際意義的。另外，該選項的數(shù)值在創(chuàng)建時指定以后，不能動態(tài)地得到維護，因此，只應該在有數(shù)據(jù)的表中創(chuàng)建索引時才使用。

PAD_INDEX選項將FILLFACTOR選項的數(shù)值同樣也用于內(nèi)部的索引節(jié)點，使內(nèi)部的索引節(jié)點的填充度與葉級索引的節(jié)點中的填充度相同。如果沒有指定FILLFACTOR選項，那么單獨指定PAD_INDEX選項是沒有實際意義的，這是因為PAD_INDEX選項的取值是由FILLFACTOR選項的取值確定的。

當創(chuàng)建聚簇索引時，SORTED_DATA_REORG選項清除排序，因此可以減少建立聚簇索引所需要的時間。當在一個已經(jīng)變成碎塊的表上創(chuàng)建或者重建聚簇索引時，使用SORTED_DATA_REORG選項可以壓縮數(shù)據(jù)頁。當重新需要在索引上應用填充度時，也使用該選項。當使用SORTED_DATA_REORG選項時，應該考慮這些因素：SQL Server確認每一個關鍵值是否比前一個關鍵值高，如果都不高，那么不能創(chuàng)建索引；SQL Server要求1.2倍的表空間來物理地重新組織數(shù)據(jù)；使用SORTED_DATA_REORG選項，通過清除排序進程而加快索引創(chuàng)建進程；從表中物理地拷貝數(shù)據(jù)；當某一個行被刪除時，其所占的空間可以重新利用；創(chuàng)建全部非聚簇索引；如果希望把葉級頁填充到一定的百分比，可以同時使用FILLFACTOR選項和SORTED_DATA_REORG選項。

索引的維護

為了維護系統(tǒng)性能，索引在創(chuàng)建之后，由于頻繁地對數(shù)據(jù)進行增加、刪除、修改等操作使得索引頁發(fā)生碎塊，因此，必須對索引進行維護。

使用DBCC SHOWCONTIG語句，可以顯示表的數(shù)據(jù)和索引的碎塊信息。當執(zhí)行DBCC SHOWCONTIG語句時，SQL Server瀏覽葉級上的整個索引頁，來確定表或者指定的索引是否嚴重碎塊。DBCC SHOWCONTIG語句還能確定數(shù)據(jù)頁和索引頁是否已經(jīng)滿了。當對表進行大量的修改或者增加大量的數(shù)據(jù)之后，或者表的查詢非常慢時，應該在這些表上執(zhí)行DBCC SHOWCONTIG語句。當執(zhí)行DBCC SHOWCONTIG語句時，應該考慮這些因素：當執(zhí)行DBCC SHOWCONTIG語句時，SQL Server要求指定表的ID號或者索引的ID號，表的ID號或者索引的ID號可以從系統(tǒng)表sysindexes中得到；應該確定多長時間使用一次DBCC SHOWCONTIG語句，這個時間長度要根據(jù)表的活動情況來定，每天、每周或者每月都可以。

使用DBCC DBREINDEX語句重建表的一個或者多個索引。當希望重建索引和當表上有主鍵約束或者唯一性鍵約束時，執(zhí)行DBCC DBREINDEX語句。除此之外，執(zhí)行DBCC DBREINDEX語句還可以重新組織葉級索引頁的存儲空間、刪除碎塊和重新計算索引統(tǒng)計。當使用執(zhí)行DBCC DBREINDEX語句時，應該考慮這些因素：根據(jù)指定的填充度，系統(tǒng)重新填充每一個葉級頁；使用DBCC DBREINDEX語句重建主鍵約束或者唯一性鍵約束的索引；使用SORTED_DATA_REORG選項可以更快地創(chuàng)建聚簇索引，如果沒有排列關鍵值，那么不能使用DBCC DBREINDEX語句；DBCC DBREINDEX語句不支持系統(tǒng)表。另外，還可以使用數(shù)據(jù)庫維護規(guī)劃向?qū)ё詣拥剡M行重建索引的進程。

統(tǒng)計信息是存儲在SQL Server中的列數(shù)據(jù)的樣本。這些數(shù)據(jù)一般地用于索引列，但是還可以為非索引列創(chuàng)建統(tǒng)計。SQL Server維護某一個索引關鍵值的分布統(tǒng)計信息，并且使用這些統(tǒng)計信息來確定在查詢進程中哪一個索引是有用的。查詢的優(yōu)化依賴于這些統(tǒng)計信息的分布準確度。查詢優(yōu)化器使用這些數(shù)據(jù)樣本來決定是使用表掃描還是使用索引。當表中數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，SQL Server周期性地自動修改統(tǒng)計信息。索引統(tǒng)計被自動地修改，索引中的關鍵值顯著變化。統(tǒng)計信息修改的頻率由索引中的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)改變量確定。例如，如果表中有10000行數(shù)據(jù)，1000行數(shù)據(jù)修改了，那么統(tǒng)計信息可能需要修改。然而，如果只有50行記錄修改了，那么仍然保持當前的統(tǒng)計信息。除了系統(tǒng)自動修改之外，用戶還可以通過執(zhí)行UPDATE STATISTICS語句或者sp_updatestats系統(tǒng)存儲過程來手工修改統(tǒng)計信息。使用UPDATE STATISTICS語句既可以修改表中的全部索引，也可以修改指定的索引。

使用SHOWPLAN和STATISTICS IO語句可以分析索引和查詢性能。使用這些語句可以更好地調(diào)整查詢和索引。SHOWPLAN語句顯示在連接表中使用的查詢優(yōu)化器的每一步以及表明使用哪一個索引訪問數(shù)據(jù)。使用SHOWPLAN語句可以查看指定查詢的查詢規(guī)劃。當使用SHOWPLAN語句時，應該考慮這些因素。SET SHOWPLAN_ALL語句返回的輸出結(jié)果比SET SHOWPLAN_TEXT語句返回的輸出結(jié)果詳細。然而，應用程序必須能夠處理SET SHOWPLAN_ALL語句返回的輸出結(jié)果。SHOWPLAN語句生成的信息只能針對一個會話。如果重新連接SQL Server，那么必須重新執(zhí)行SHOWPLAN語句。STATISTICS IO語句表明輸入輸出的數(shù)量，這些輸入輸出用來返回結(jié)果集和顯示指定查詢的邏輯的和物理的I/O的信息。可以使用這些信息來確定是否應該重寫查詢語句或者重新設計索引。使用STATISTICS IO語句可以查看用來處理指定查詢的I/O信息。

就象SHOWPLAN語句一樣，優(yōu)化器隱藏也用來調(diào)整查詢性能。優(yōu)化器隱藏可以對查詢性能提供較小的改進，并且如果索引策略發(fā)生了改變，那么這種優(yōu)化器隱藏就毫無用處了。因此，限制使用優(yōu)化器隱藏，這是因為優(yōu)化器隱藏更有效率和更有柔性。當使用優(yōu)化器隱藏時，考慮這些規(guī)則：指定索引名稱、當index_id為0時為使用表掃描、當index_id為1時為使用聚簇索引；優(yōu)化器隱藏覆蓋查詢優(yōu)化器，如果數(shù)據(jù)或者環(huán)境發(fā)生了變化，那么必須修改優(yōu)化器隱藏。

索引調(diào)整向?qū)?

索引調(diào)整向?qū)且环N工具，可以分析一系列數(shù)據(jù)庫的查詢語句，提供使用一系列數(shù)據(jù)庫索引的建議，優(yōu)化整個查詢語句的性能。對于查詢語句，需要指定下列內(nèi)容：

查詢語句，這是將要優(yōu)化的工作量 
包含了這些表的數(shù)據(jù)庫，在這些表中，可以創(chuàng)建索引，提高查詢性能 
在分析中使用的表 
在分析中，考慮的約束條件，例如索引可以使用的最大磁盤空間 
這里指的工作量，可以來自兩個方面：使用SQL Server捕捉的軌跡和包含了SQL語句的文件。索引調(diào)整向?qū)Э偸腔谝粋€已經(jīng)定義好的工作量。如果一個工作量不能反映正常的操作，那么它建議使用的索引不是實際的工作量上性能最好的索引。索引調(diào)整向?qū)д{(diào)用查詢分析器，使用所有可能的組合評定在這個工作量中每一個查詢語句的性能。然后，建議在整個工作量上可以提高整個查詢語句的性能的索引。如果沒有供索引調(diào)整向?qū)矸治龅墓ぷ髁?，那么可以使用圖解器立即創(chuàng)建它。一旦決定跟蹤一條正常數(shù)據(jù)庫活動的描述樣本，向?qū)軌蚍治鲞@種工作量和推薦能夠提高數(shù)據(jù)庫工作性能的索引配置。

索引調(diào)整向?qū)ぷ髁窟M行分析之后，可以查看到一系列的報告，還可以使該向?qū)Я⒓磩?chuàng)建所建議的最佳索引，或者使這項工作成為一種可以調(diào)度的作業(yè)，或者生成一個包含創(chuàng)建這些索引的SQL語句的文件。

索引調(diào)整向?qū)г试S為SQL Server數(shù)據(jù)庫選擇和創(chuàng)建一種理想的索引組合和統(tǒng)計，而不要求對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、工作量或者SQL Server內(nèi)部達到專家的理解程度?？傊?，索引調(diào)整向?qū)軌蜃鞯揭韵聨讉€方面的工作：

通過使用查詢優(yōu)化器來分析工作量中的查詢?nèi)蝿?，向有大量工作量的?shù)據(jù)庫推薦一種最佳的索引混合方式 
分析按照建議作出改變之后的效果，包括索引的用法、表間查詢的分布和大量工作中查詢的工作效果 
為少量查詢?nèi)蝿胀扑]調(diào)整數(shù)據(jù)庫的方法 
通過設定高級選項如磁盤空間約束、最大的查詢語句數(shù)量和每個索引的最多列的數(shù)量等，允許定制推薦方式 
圖解器

圖解器能夠?qū)崟r抓取在服務器中運行的連續(xù)圖片，可以選取希望監(jiān)測的項目和事件，包括Transact-SQL語句和批命令、對象的用法、鎖定、安全事件和錯誤。圖解器能夠過濾這些事件，僅僅顯示用戶關心的問題。可以使用同一臺服務器或者其他服務器重復已經(jīng)記錄的跟蹤事件，重新執(zhí)行那些已經(jīng)作了記錄的命令。通過集中處理這些事件，就能夠很容易監(jiān)測和調(diào)試SQL Server中出現(xiàn)的問題。通過對特定事件的研究，監(jiān)測和調(diào)試SQL Server問題變得簡單多了。

查詢處理器

    查詢處理器是一種可以完成許多工作的多用途的工具。在查詢處理器中，可以交互式地輸入和執(zhí)行各種Transact-SQL語句，并且在一個窗口中可以同時查看Transact-SQL語句和其結(jié)果集；可以在查詢處理器中同時執(zhí)行多個Transact-SQL語句，也可以執(zhí)行腳本文件中的部分語句；提供了一種圖形化分析查詢語句執(zhí)行規(guī)劃的方法，可以報告由查詢處理器選擇的數(shù)據(jù)檢索方法，并且可以根據(jù)查詢規(guī)劃調(diào)整查詢語句的執(zhí)行，提出執(zhí)行可以提高性能的優(yōu)化索引建議，這種建議只是針對一條查詢語句的索引建議，只能提高這一條查詢語句的查詢性能。

系統(tǒng)為每一個索引創(chuàng)建一個分布頁，統(tǒng)計信息就是指存儲在分布頁上的某一個表中的一個或者多個索引的關鍵值的分布信息。當執(zhí)行查詢語句時，為了提高查詢速度和性能，系統(tǒng)可以使用這些分布信息來確定使用表的哪一個索引。查詢處理器就是依賴于這些分布的統(tǒng)計信息，來生成查詢語句的執(zhí)行規(guī)劃。執(zhí)行規(guī)劃的優(yōu)化程度依賴于這些分布統(tǒng)計信息的準確步驟的高低程度。如果這些分布的統(tǒng)計信息與索引的物理信息非常一致，那么查詢處理器可以生成優(yōu)化程度很高的執(zhí)行規(guī)劃。相反，如果這些統(tǒng)計信息與索引的實際存儲的信息相差比較大，那么查詢處理器生成的執(zhí)行規(guī)劃的優(yōu)化程度則比較低。

    查詢處理器從統(tǒng)計信息中提取索引關鍵字的分布信息，除了用戶可以手工執(zhí)行UPDATE STATISTICS之外，查詢處理器還可以自動收集統(tǒng)計這些分布信息。這樣，就能夠充分保證查詢處理器使用最新的統(tǒng)計信息，保證執(zhí)行規(guī)劃具有很高的優(yōu)化程度，減少了維護的需要。當然，使用查詢處理器生成的執(zhí)行規(guī)劃，也有一些限制。例如，使用執(zhí)行規(guī)劃只能提高單個查詢語句的性能，但是可能對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生正面的或者付面的影響，因此，要想提高整個系統(tǒng)的查詢性能，應該使用索引調(diào)整向?qū)н@樣的工具。

結(jié)論

在以前的SQL Server版本中，在一個查詢語句中，一個表上最多使用一個索引。而在SQL Server 7.0中，索引操作得到了增強。SQL Server現(xiàn)在使用索引插入和索引聯(lián)合算法來實現(xiàn)在一個查詢語句中的可以使用多個索引。共享的行標識符用于連接同一個表上的兩個索引。如果某個表中有一個聚簇索引，因此有一個聚簇鍵，那么該表上的全部非聚簇索引的葉節(jié)點使用該聚簇鍵作為行定位器，而不是使用物理記錄標識符。如果表中沒有聚簇索引，那么非聚簇索引繼續(xù)使用物理記錄標識符指向數(shù)據(jù)頁。在上面的兩種情況中，行定位器是非常穩(wěn)定的。當聚簇索引的葉節(jié)點分開時，由于行定位器是有效的，所以非聚簇索引不需要被修改。如果表中沒有聚簇索引，那么頁的分開就不會發(fā)生。而在以前的版本中，非聚簇索引使用物理記錄標識符如頁號和行號，作為行的定位器。例如，如果聚簇索引（數(shù)據(jù)頁）發(fā)生分解時，許多記錄行被移動到了一個新的數(shù)據(jù)頁，因此有了多個新的物理記錄標識符。那么，所有的非聚簇索引都必須使用這些新的物理記錄標識符進行修改，這樣就需要耗費大量的時間和資源。

    索引調(diào)整向?qū)o論對熟練用戶還是新用戶，都是一個很好的工具。熟練用戶可以使用該向?qū)?chuàng)建一個基本的索引配置，然后在基本的索引配置上面進行調(diào)整和定制。新用戶可以使用該向?qū)Э焖俚貏?chuàng)建優(yōu)化的索引。

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