2.2 聚集索引表

2.2  聚集索引表

2.2.1  平衡树与索引

　　平衡树（Balanced Tree，或者简称 B 树）是为降低查找、顺序读取、插入和删除操作的复杂度而设计的一种平衡查找树。

　　平衡树的顶部为根节点（Root Node），底部为叶节点（Leaf Node），中间为非叶节点（Non-Leaf Node）。平衡树中每一个非叶节点会包含一定数据的键值（Key）。这些键值同时也扮演着分割子节点的角色。节点的层数也就是查找某个值所需要的最大查找次数。例如，下图是一棵键值为英语字母的平衡树，共有3层，如果需要查找任意一个字母，最多只需要在树中查找 3 次即可找到该字母。

　　数据库和文件系统普遍使用 B+ 树。这是 B 树的一个变种，在非叶节点中存储的键值同样也会出现在叶节点中，但非叶节点中不存储关联附属数据或指针。在叶节点中的不仅存储键值，还存储关联附属数据或指针。这样，所有的附属数据都保存在了叶节点中，只将键值和子女指针保存在了非叶节点中，因此最大化了非页节点的分支能力。此外，叶节点还增加了一个指向下一个顺序关联叶节点的指针，以改进顺序读取的速度。

 

　　B+ 树的优势在于：

（1）由于非叶节点不存储键值关联的附属数据，所以非叶节点节省的空间可以存放更多的键值。也就意味着从磁盘存取一页时可获得更多的键值信息。

（2）叶节点形成了一个链，所以对树的全扫描就是对所有叶节点的线性遍历。

　　索引是一种存储了 B+ 树结构的数据页。SQL Server 可以利用索引迅速在树结构中导航至条件匹配的数据行，并且提取该数据行。与表扫描相比，通常情况下索引扫描可以减少读取的页的数量，从而获得更佳的性能。

2.2.2  聚集索引

　　聚集索引根据数据行的键值在表或视图中排序和存储这些数据行。索引定义中包含聚集索引列。 每个表只能有一个聚集索引，因为数据行本身只能按一个顺序排序。

　　下图是聚集索引的示意图。索引的叶级页就是数据页，这是聚集索引在结构上的最大特点。

　　只有当表包含聚集索引时，表中的数据行才按排序顺序存储。如果表具有聚集索引，则该表称为聚集表；如果表没有聚集索引，则其数据行存储在一个称为堆的无序结构中。因此，SQL Server 的表结构也被称为 HOBT（Heap or Balanced Tree）。一旦创建了聚集索引，在该表的索引中将不再有 ID 为 0 的堆结构。

2.2.3  创建聚集索引表

　　在创建聚集索引时必须使用 CLUSTERED 属性。

　　下例的语句将为 Orders 表创建一个聚集索引。

CREATE CLUSTERED INDEX IX_Orders_OrderNum ON Orders (OrderNum)

　　对于聚集索引，叶节点就是数据行的物理页，可以通过 DBCC SHOWCONGIT 查看 ID 为 1 的索引。

DBCC SHOWCONTIG (Orders,1)

　　显示的结果如下：

DBCC SHOWCONTIG 正在扫描 'Orders' 表... 表: 'Orders' (581577110)；索引 ID: 1，数据库 ID: 9 已执行 TABLE 级别的扫描。 - 扫描页数................................: 1644 - 扫描区数..............................: 210 - 区切换次数..............................: 5 - 每个区的平均页数........................: 4.2 - 扫描密度 [最佳计数:实际计数].......: 66.67% [4:6] - 逻辑扫描碎片 ..................: 20.00% - 区扫描碎片 ..................: 33.33% - 每页的平均可用字节数.....................: 125.3 - 平均页密度(满).....................: 98.45% DBCC 执行完毕。如果 DBCC 输出了错误信息，请与系统管理员联系。

　　与堆的扫描结果相比，对索引的扫描多了一个“逻辑扫描碎片”。在扫描索引的叶级页时，如果当前叶级页的“下一页”指针所指向的页不是系统分配给索引的下一个物理页，则计为一次出错页。扫描全部叶级页时返回的出错页的百分比就是“逻辑扫描碎片”。理论上，一个索引的叶级页最好是连续的物理页面，因为这样会产生最佳的性能，也就是说，“逻辑扫描碎片”的值越小越好。

　　“区扫描碎片”的计算方法与“逻辑扫描碎片”类似，只不过是以区以单位进行统计。如果当前叶级页的“下一区”位于不连续的包含索引的区，由计为一次出错区。如果索引跨越多个文件，则此数字无意义。

提示：

　　如果指定的表或索引已分区，则 DBCC SHOWCONTIG 只显示指定表或索引的第一个分区。

2.2.4  唯一聚集索引

　　聚集索引中的数据即可以唯一，也可以不唯一，取决于定义这个索引时的 UNIQUE 设置。

　　如果未使用 UNIQUE 属性创建聚集索引，SQL Server 将向表自动添加一个 4 字节 uniqueifier 列，使每个键唯一。此列和列值仅供内部使用，用户不能查看或访问。

　　在创建唯一聚集索引时必须使用 UNIQUE CLUSTERED 属性。

CREATE UNIQUE CLUSTERED  INDEX  IX_Customer_CustomerNum   ON Customers (CustomerNum)

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