ORACLE索引介绍与高性能SQL优化
什么是索引
索引是建立在表的一列或多个列上的辅助对象，目的是加快访问表中的数据；
Oracle存储索引的数据结构是B*树，位图索引也是如此，只不过是叶子节点不同B*数索引；
索引由根节点、分支节点和叶子节点组成，上级索引块包含下级索引块的索引数据，叶节点包含索引数据和确定行实际位置的rowid。
使用索引的目的
加快查询速度
减少I/O操作
消除磁盘排序
何时使用索引
查询返回的记录数
排序表<40%
非排序表 <7%
表的碎片较多（频繁增加、删除）
索引的种类
非唯一索引（最常用）
唯一索引
位图索引
局部有前缀分区索引
局部无前缀分区索引
全局有前缀分区索引
散列分区索引
基于函数的索引
管理索引的准则
在表中插入数据后创建索引
。在用SQL*Loader或import工具插入或装载数据后，建立索引比较有效；
索引正确的表和列
。经常检索排序大表中40%或非排序表7%的行，建议建索引；
。为了改善多表关联，索引列用于联结；
。列中的值相对比较唯一；
。取值范围（大：B*树索引，小：位图索引）；
。Date型列一般适合基于函数的索引；
。列中有许多空值，不适合建立索引
为性能而安排索引列
。经常一起使用多个字段检索记录，组合索引比单索引更有效；
。把最常用的列放在最前面，例：dx_groupid_serv_id(groupid,serv_id)，在where条件中使用groupid或groupid,serv_id，查询将使用索引，若仅用到serv_id字段，则索引无效；
。合并/拆分不必要的索引。
限制每个表索引的数量
。一个表可以有几百个索引（你会这样做吗？），但是对于频繁插入和更新表，索引越多系统CPU，I/O负担就越重；
。建议每张表不超过5个索引。
删除不再需要的索引
。索引无效，集中表现在该使用基于函数的索引或位图索引，而使用了B*树索引；
。应用中的查询不使用索引；
。重建索引之前必须先删除索引，若用alter index … rebuild重建索引，则不必删除索引。
索引数据块空间使用
。创建索引时指定表空间，特别是在建立主键时，应明确指定表空间；
。合理设定pctfress，注意：不能给索引指定pctused；
。估计索引的大小和合理地设置存储参数，默认为表空间大小，或initial与next设置成一样大。
考虑并行创建索引
。对大表可以采用并行创建索引，在并行创建索引时，存储参数被每个查询服务器进程分别使用，例如：initial为1M，并行度为8，则创建索引期间至少要消耗8M空间；
考虑用nologging创建索引
。对大表创建索引可以使用nologging来减少重做日志；
。节省重做日志文件的空间；
。缩短创建索引的时间；
。改善了并行创建大索引时的性能。
怎样建立最佳索引
明确地创建索引
create index index_name on table_name(field_name)
tablespace tablespace_name
pctfree 5
initrans 2
maxtrans 255
storage
(
minextents 1
maxextents 16382
pctincrease 0
);
创建基于函数的索引
。常用与UPPER、LOWER、TO_CHAR(date)等函数分类上，例：
create index idx_func on emp (UPPER(ename)) tablespace tablespace_name;
创建位图索引
。对基数较小，且基数相对稳定的列建立索引时，首先应该考虑位图索引，例：
create bitmap index idx_bitm on class (classno) tablespace tablespace_name;
明确地创建唯一索引
。可以用create unique index语句来创建唯一索引，例：
create unique index dept_unique_idx on dept(dept_no) tablespace idx_1;
创建与约束相关的索引
。可以用using index字句，为与unique和primary key约束相关的索引，例如：
alter table table_name
add constraint PK_primary_keyname primary key (field_name)
using index tablespace tablespace_name；
如何创建局部分区索引
。基础表必须是分区表；
。分区数量与基础表相同；
。每个索引分区的子分区数量与相应的基础表分区相同；
。基础表的子分区中的行的索引项，被存储在该索引的相应的子分区中,例如:
Create Index TG_CDR04_SERV_ID_IDX On TG_CDR04(SERV_ID)
Pctfree 5
Tablespace TBS_AK01_IDX
Storage (
MaxExtents 32768
PctIncrease 0
FreeLists 1
FreeList Groups 1
)
local
/
如何创建范围分区的全局索引
。基础表可以是全局表和分区表。
create index idx_start_date on tg_cdr01(start_date)
global partition by range(start_date)
(partition p01_idx vlaues less than (‘0106’)
partition p01_idx vlaues less than (‘0111’)
…
partition p01_idx vlaues less than (‘0401’ ))
/
重建现存的索引
重建现存的索引的当前时刻不会影响查询；
重建索引可以删除额外的数据块；
提高索引查询效率；
alter index idx_name rebuild nologging;
对于分区索引：
alter index idx_name rebuild partition partiton_name nologging;
要删除索引的原因
。不再需要的索引；
。索引没有针对其相关的表所发布的查询提供所期望的性能改善；
。应用没有用该索引来查询数据；
。该索引无效，必须在重建之前删除该索引；
。该索引已经变的太碎了，必须在重建之前删除该索引；
。语句：drop index idx_name;drop index idx_name drop partition partition_name;
建立索引的代价
基础表维护时，系统要同时维护索引，不合理的索引将严重影响系统资源，主要表现在CPU和I/O上；
插入、更新、删除数据产生大量db file sequential read锁等待；
SQL优化器简介
基于规则的优化器
。总是使用索引
。总是从驱动表开始（from子句最右边的表）
。只有在不可避免的情况下，才使用全表扫描
。任何索引都可以
基于成本的优化器
。需要表、索引的统计资料
Analyze table customer compute statistics;
Analyze table customer estimate statistics sample 5000 rows;
。表中设置并行度、表分区
优化器模式
rule模式
。总忽略CBO和统计信息而基于规则
choose模式
。Oracle根据情况选择rule or first_rows or all_rows
first_rows 模式
。基于成本，以最快的速度返回记录，会造成总体查询速度的下降或消耗更多的资源，倾向索引扫描，适合OLTP系统
all_rows模式
。基于成本，确保总体查询时间最短，倾向并行全表扫描
例如：
Select last_name from customer order by last_name;用first_rows时，迅速返回记录，但I/O量大，用all_rows时，返回记录慢，但使用资源少。
调整SQL表访问
全表扫描
。返回记录：未排序表>40%，排序表>7%，建议采用并行机制来提高访问速度，DDS；
索引访问
。最常用的方法，包括索引唯一扫描和索引范围扫描，OLTP；
快速完全索引扫描
。访问索引中所有数据块，结果相当于全表扫描，可以用索引扫描代替全表扫描，例如：
Select serv_id,count(* ) from tg_cdr01 group by serv_id;
评估全表扫描的合法性
如何实现并行扫描
。永久并行化（不推荐）
alter table customer parallel degree 8;
。单个查询并行化
select /*+ full(emp) parallel(emp,8)*/ * from emp;
分区表效果明显
优化SQL语句排序
排序的操作：
索引是建立在表的一列或多个列上的辅助对象，目的是加快访问表中的数据；
Oracle存储索引的数据结构是B*树，位图索引也是如此，只不过是叶子节点不同B*数索引；
索引由根节点、分支节点和叶子节点组成，上级索引块包含下级索引块的索引数据，叶节点包含索引数据和确定行实际位置的rowid。
使用索引的目的
加快查询速度
减少I/O操作
消除磁盘排序
何时使用索引
查询返回的记录数
排序表<40%
非排序表 <7%
表的碎片较多（频繁增加、删除）
索引的种类
非唯一索引（最常用）
唯一索引
位图索引
局部有前缀分区索引
局部无前缀分区索引
全局有前缀分区索引
散列分区索引
基于函数的索引
管理索引的准则
在表中插入数据后创建索引
。在用SQL*Loader或import工具插入或装载数据后，建立索引比较有效；
索引正确的表和列
。经常检索排序大表中40%或非排序表7%的行，建议建索引；
。为了改善多表关联，索引列用于联结；
。列中的值相对比较唯一；
。取值范围（大：B*树索引，小：位图索引）；
。Date型列一般适合基于函数的索引；
。列中有许多空值，不适合建立索引
为性能而安排索引列
。经常一起使用多个字段检索记录，组合索引比单索引更有效；
。把最常用的列放在最前面，例：dx_groupid_serv_id(groupid,serv_id)，在where条件中使用groupid或groupid,serv_id，查询将使用索引，若仅用到serv_id字段，则索引无效；
。合并/拆分不必要的索引。
限制每个表索引的数量
。一个表可以有几百个索引（你会这样做吗？），但是对于频繁插入和更新表，索引越多系统CPU，I/O负担就越重；
。建议每张表不超过5个索引。
删除不再需要的索引
。索引无效，集中表现在该使用基于函数的索引或位图索引，而使用了B*树索引；
。应用中的查询不使用索引；
。重建索引之前必须先删除索引，若用alter index … rebuild重建索引，则不必删除索引。
索引数据块空间使用
。创建索引时指定表空间，特别是在建立主键时，应明确指定表空间；
。合理设定pctfress，注意：不能给索引指定pctused；
。估计索引的大小和合理地设置存储参数，默认为表空间大小，或initial与next设置成一样大。
考虑并行创建索引
。对大表可以采用并行创建索引，在并行创建索引时，存储参数被每个查询服务器进程分别使用，例如：initial为1M，并行度为8，则创建索引期间至少要消耗8M空间；
考虑用nologging创建索引
。对大表创建索引可以使用nologging来减少重做日志；
。节省重做日志文件的空间；
。缩短创建索引的时间；
。改善了并行创建大索引时的性能。
怎样建立最佳索引
明确地创建索引
create index index_name on table_name(field_name)
tablespace tablespace_name
pctfree 5
initrans 2
maxtrans 255
storage
(
minextents 1
maxextents 16382
pctincrease 0
);
创建基于函数的索引
。常用与UPPER、LOWER、TO_CHAR(date)等函数分类上，例：
create index idx_func on emp (UPPER(ename)) tablespace tablespace_name;
创建位图索引
。对基数较小，且基数相对稳定的列建立索引时，首先应该考虑位图索引，例：
create bitmap index idx_bitm on class (classno) tablespace tablespace_name;
明确地创建唯一索引
。可以用create unique index语句来创建唯一索引，例：
create unique index dept_unique_idx on dept(dept_no) tablespace idx_1;
创建与约束相关的索引
。可以用using index字句，为与unique和primary key约束相关的索引，例如：
alter table table_name
add constraint PK_primary_keyname primary key (field_name)
using index tablespace tablespace_name；
如何创建局部分区索引
。基础表必须是分区表；
。分区数量与基础表相同；
。每个索引分区的子分区数量与相应的基础表分区相同；
。基础表的子分区中的行的索引项，被存储在该索引的相应的子分区中,例如:
Create Index TG_CDR04_SERV_ID_IDX On TG_CDR04(SERV_ID)
Pctfree 5
Tablespace TBS_AK01_IDX
Storage (
MaxExtents 32768
PctIncrease 0
FreeLists 1
FreeList Groups 1
)
local
/
如何创建范围分区的全局索引
。基础表可以是全局表和分区表。
create index idx_start_date on tg_cdr01(start_date)
global partition by range(start_date)
(partition p01_idx vlaues less than (‘0106’)
partition p01_idx vlaues less than (‘0111’)
…
partition p01_idx vlaues less than (‘0401’ ))
/
重建现存的索引
重建现存的索引的当前时刻不会影响查询；
重建索引可以删除额外的数据块；
提高索引查询效率；
alter index idx_name rebuild nologging;
对于分区索引：
alter index idx_name rebuild partition partiton_name nologging;
要删除索引的原因
。不再需要的索引；
。索引没有针对其相关的表所发布的查询提供所期望的性能改善；
。应用没有用该索引来查询数据；
。该索引无效，必须在重建之前删除该索引；
。该索引已经变的太碎了，必须在重建之前删除该索引；
。语句：drop index idx_name;drop index idx_name drop partition partition_name;
建立索引的代价
基础表维护时，系统要同时维护索引，不合理的索引将严重影响系统资源，主要表现在CPU和I/O上；
插入、更新、删除数据产生大量db file sequential read锁等待；
SQL优化器简介
基于规则的优化器
。总是使用索引
。总是从驱动表开始（from子句最右边的表）
。只有在不可避免的情况下，才使用全表扫描
。任何索引都可以
基于成本的优化器
。需要表、索引的统计资料
Analyze table customer compute statistics;
Analyze table customer estimate statistics sample 5000 rows;
。表中设置并行度、表分区
优化器模式
rule模式
。总忽略CBO和统计信息而基于规则
choose模式
。Oracle根据情况选择rule or first_rows or all_rows
first_rows 模式
。基于成本，以最快的速度返回记录，会造成总体查询速度的下降或消耗更多的资源，倾向索引扫描，适合OLTP系统
all_rows模式
。基于成本，确保总体查询时间最短，倾向并行全表扫描
例如：
Select last_name from customer order by last_name;用first_rows时，迅速返回记录，但I/O量大，用all_rows时，返回记录慢，但使用资源少。
调整SQL表访问
全表扫描
。返回记录：未排序表>40%，排序表>7%，建议采用并行机制来提高访问速度，DDS；
索引访问
。最常用的方法，包括索引唯一扫描和索引范围扫描，OLTP；
快速完全索引扫描
。访问索引中所有数据块，结果相当于全表扫描，可以用索引扫描代替全表扫描，例如：
Select serv_id,count(* ) from tg_cdr01 group by serv_id;
评估全表扫描的合法性
如何实现并行扫描
。永久并行化（不推荐）
alter table customer parallel degree 8;
。单个查询并行化
select /*+ full(emp) parallel(emp,8)*/ * from emp;
分区表效果明显
优化SQL语句排序
排序的操作：