SQLServer之索引解析

 最近在学习数据库索引，所以在这里记录下最近的学习心得。

 

   热身学习。

     1.二叉平衡树和B树B+树的概念需要了解。

     2.了解二叉平衡树的旋转。

     3.思考为何数据库索引不使用二叉平衡树而选择B树或者B+树。

     4.思考B+树作为索引相对于B树的优点在哪里。

      

        具体可以参考：

                 MySQL索引背后的数据结构及算法原理

                 平衡二叉树_B树严蔚敏老师

 

   知识总结

      1.聚集索引

 

         叶子节点包含聚集键值和全部数据。

 

         表中的数据顺序通过聚集键的顺序来维护，聚集索引树本身就包含了一个表。

                单独的外链双链表来进行页之间的维护。也就是说在每页中是有序的，每个页也是有序的。

 

        思考，那如果页的最后一条数据添加或者删除会有哪些情况？

 

        思考，聚集键值唯一性，宽度，易变性因素对整个索引产生的影响。

                  唯一性在下面的问题中探讨。

                  宽度的影响首先影响本身B树的每个节点的度，其次辅助索叶子节点引用键值的成本增加。

                 易变性使其记录需要重新定位，容易产生页面分离和碎片。其次每个辅助索引需要修改。

 

        思考，通过聚集键找到叶子节点的时候，将叶子节点的页面加载进来的时候是通过二分查找吗？

 

 

  

 

 

     2.非聚集索引

 

       叶子节点存储的是索引键值和【聚集键或者sqlserver生成物理标示符RID】

 

       思考RID是sqlserver自动生成的，还是真实物理地址。？

              真实的物理行号。

 

       思考，为何聚集键值必须唯一。

              假设聚集键值不唯一，聚集键为姓名，非聚集键值为身份证号，如果一个非聚集索引是唯一的如身                 份证号，定位到一个姓名A如果存在多个人姓名为A则更新的是跟新多个人的姓名是不合理的，因为               身份证号是唯一的。

 

       如果聚集键不一定则sqlserver会在必要时添加一个隐藏的唯一标识列来保证内部的唯一性。

 

      思考索引和约束有哪些区别？

             索引会建立真实的物理结构需要维护，而索引则是逻辑上的意义。

 

     3.索引结构

 

 

 

        对于聚簇索引表的聚簇索引结构如下。

         

-- 创建聚簇索引表
create table employee(
	id int not null identity,
	lastname  Nchar(30) not null,
	firstname nchar(29) not null,
	middleinit nchar(1) null,
	ssn char(11) not null,
	othercolumns char(258) not null default 'jack');

alter table employee add constraint  employeePK primary key clustered (id) 

select * from employee

-- 80000条
insert into employee(lastname,firstname,middleinit,ssn,othercolumns) values('','','','','')

-- 查询索引结构
select index_depth as 'Depth'
	  ,index_level as 'Level'
	  ,record_count
	  ,page_count
	  ,avg_page_space_used_in_percent as 'pgPercentFull'
	  ,min_record_size_in_bytes as 'minLen'
	  ,max_record_size_in_bytes as 'maxLen'
	  ,avg_record_size_in_bytes as 'avgLen'
	  from sys.dm_db_index_physical_stats(DB_ID('test'),OBJECT_ID('employee'),1,null,'detailed')

    

 

 

dbcc page ( {'dbname' | dbid}, filenum, pagenum [, printopt={0|1|2|3} ])

The filenum and pagenum parameters are taken from the page IDs that come from various system tables and appear in DBCC or other system error messages. A page ID of, say, (1:354) has filenum = 1 and pagenum = 354.

The printopt parameter has the following meanings:

0 - print just the page header
1 - page header plus per-row hex dumps and a dump of the page slot array (unless its a page that doesn't have one, like allocation bitmaps)
2 - page header plus whole page hex dump
3 - page header plus detailed per-row interpretation

database consistenecy checker,简称dbcc
Trace flag 3604 is to print the output in query window. 
	Since you have not given -1 parameter (DBCC TRACEON(6304,-1)), 
	it would be session specific. Once you close the window, it would be cleared. 

 

 

 

--  寻找12345的记录。
--创建临时表
create table temp_table(
	PageFID tinyint,
	pagePID int ,
	IAMFID tinyint,
	IAMPID int,
	objectID int,
	indexID tinyint,
	partitionNumber tinyint,
	partitionID bigint,
	iam_chain_type varchar(30),
	pagetype tinyint,
	indexLevel tinyint,
	nextpageFID tinyint,
	nextpagePID int,
	prePageFID tinyint,
	prepagePID int,
	primary key(PageFID,PagepID)
)

--寻找索引id
select * from sys.sysindexes where name='employeePK'
--查询dbcc ind结果集
--此处需要索引ID
truncate table temp_table
insert temp_table 
	exec ('dbcc ind (test,employee,1)')  




-- 找到根页
select indexLevel,
	   PageFID,
	   pagePID,
	   prePageFID,
	   prepagePID,
	   nextpageFID,
	   nextpagePID
	 from temp_table
		order by indexLevel desc,prepagePID

--查询根页的记录开始B树搜索
--LEVEL 2
dbcc page('test',1,1695,3)

--LEVEL 1
dbcc page('test',1,1966,3)

--LEVEL 0
dbcc traceon(3604)
dbcc page('test',1,1690,3)

 

 

    根据索引名称获取索引ID

 

 

 根据索引ID找到级别2的Root页号 

 

    查询级别2的页内容，定位级别1的页号。

     

根据级别1的页号，查询级别1的内容，定位叶子节点的页号。 

 

 

根据叶子节点的页号，查询叶子节点的内容。 

     

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 聚簇索引表的非聚簇索引结构。

    

-- 修改原来的聚簇索引表结构
update employee set ssn = CAST(id as char(8))+'ssn'

--添加UK索引
alter table employee add constraint employeeSSNUK unique nonclustered (ssn)

--还是查找12345
-- 查询索引结构  
select index_depth as 'Depth'  
      ,index_level as 'Level'  
      ,record_count  
      ,page_count  
      ,avg_page_space_used_in_percent as 'pgPercentFull'  
      ,min_record_size_in_bytes as 'minLen'  
      ,max_record_size_in_bytes as 'maxLen'  
      ,avg_record_size_in_bytes as 'avgLen'  
      from sys.dm_db_index_physical_stats(DB_ID('test'),OBJECT_ID('employee'),2,null,'detailed')


--寻找索引ID  2
select * from sys.sysindexes where name='employeeSSNUK'

-- 查询结果集
truncate table temp_table
insert temp_table 
	exec ('dbcc ind (test,employee,2)')  
	
-- 找到根页fID,pageID
select indexLevel,
	   PageFID,
	   pagePID,
	   prePageFID,
	   prepagePID,
	   nextpageFID,
	   nextpagePID
	 from temp_table
		order by indexLevel desc,prepagePID

--查询根页内容找到叶子节点的页号
dbcc page('test',1,13216,3)

--查询叶子节点的内容 存储的是聚集键
dbcc traceon(3604)  
dbcc page('test',1,9037,3)  

 

 

    查询索引结构

   

 

查询索引ID

 

寻找根页号需要fID和pageID

 

查询根页内容，根据范围寻找叶子节点的页号。

 

 

 

 查询叶子节点的内容。

 

 

 

 

 

 

关于堆表索引结构

 

--创建堆表
create table employeeHeap(
	id int not null identity,
	lastname  Nchar(30) not null,
	firstname nchar(29) not null,
	middleinit nchar(1) null,
	ssn char(11) not null,
	othercolumns char(258) not null default 'jack');
	
 alter table employeeHeap add constraint employeeHeapPK primary key nonclustered (id)

--查询索引ID
select * from sys.sysindexes where name='employeeHeapPK'

-- 查询索引的结构
select index_depth as 'Depth'
	  ,index_level as 'Level'
	  ,record_count
	  ,page_count
	  ,avg_page_space_used_in_percent as 'pgPercentFull'
	  ,min_record_size_in_bytes as 'minLen'
	  ,max_record_size_in_bytes as 'maxLen'
	  ,avg_record_size_in_bytes as 'avgLen'
	  from sys.dm_db_index_physical_stats(DB_ID('test'),OBJECT_ID('employeeHeap'),3,null,'detailed')
	  
	  
truncate table temp_table
insert temp_table 
	exec ('dbcc ind (test,employeeHeap,3)')  
	
-- 查找12345 步骤
-- 找到根页
select indexLevel,
	   PageFID,
	   pagePID,
	   prePageFID,
	   prepagePID,
	   nextpageFID,
	   nextpagePID
	 from temp_table
		order by indexLevel desc,prepagePID
		
--level 1   7888
dbcc page('test',1,7888,3)

--查看叶节点的内容
dbcc page('test',1,7830,3)

-- 创建解析函数
create function convert_rids (@rid binary(8)) 
	returns varchar(30)
as
	begin
	return (
		convert (varchar(5),
			convert(int,substring(@rid,6,1)
			+substring(@rid,5,1)))
			+':'+
			convert(varchar(10),convert(int,substring(@rid,4,1) +substring(@rid,3,1)+substring(@rid,2,1)+substring(@rid,1,1)))
			+':'+
			convert(varchar(5),convert(int,substring(@rid,8,1)+substring(@rid,7,1)))
		)
	end

--fileID,pageID,slotNum	 解析rid 
select test.dbo.convert_rids(0x5126000001000400)

--查看行的内容
dbcc traceon(3604)    
dbcc page('test',1,9809,3)

	

 

 

    查询索引ID

    

 

  根据索引ID查看索引结构

  

 

 

 根据索引ID获取根页号

 

查看根页的内容获取子节点的fID和pageID

 

 

根据根页提供的pageID查看叶子节点的内容

叶子节点存储的是物理行号，

 

 

 解析行号。

 

 

 

查看行数据。