Bei der SQL-Datenbankindizierung handelt es sich um den Prozess der Kategorisierung und Anordnung von Datensätzen. Jeder, der mit einer Datenbank arbeitet, würde sich über die Zeitersparnis freuen, die diese Funktion bei der Suche nach bestimmten Daten bietet. In diesem Artikel haben wir die Definition eines Datenbankindex SQL, die Typen und die Bedeutung eines Datenbankindex untersucht. Genießen Sie die Fahrt!
Was ist ein Datenbankindex?
Datenbankindizes sind Datenstrukturen, die eine schnellere Tabellensuche ermöglichen. Die Datenbank funktioniert weiterhin ohne Indizes, es kann jedoch länger dauern, bis Abfragen Ergebnisse zurückgeben. Jeder Index enthält einen Schlüssel, der aus Daten aus einer oder mehreren Spalten der entsprechenden Tabelle besteht. Die Datenbank kann sich dafür entscheiden, einen Index zu verwenden, um das Abrufen von Datensätzen zu beschleunigen, wenn eine Abfrage Zugriff auf eine Tabelle mit einem Index erfordert.
Wenn ein Benutzer eine Abfrage eingibt, führt die Abfrage normalerweise eine lineare Suche über jede Zeile durch und prüft, ob eine davon die gewünschten Informationen enthält. Dies wird durch die Verwendung eines Index vereinfacht, der die Produktivität steigert, da er die Zeit verkürzt, die für die Erledigung von Aufgaben benötigt wird.
Arten von Datenbankindizes
Es gibt verschiedene Arten von Datenbankindizes. Hier sind die Arten von Datenbankindizes:
#1. Primärindex im DBMS
Der primäre Datenbankindex ist eine geordnete Datei mit zwei Feldern und fester Länge. Das erste Feld fungiert als Primärschlüssel und das zweite Feld gibt an, welcher Datenblock die angegebenen Informationen enthält. Zwischen primären Datenbankindexeinträgen besteht immer eine Eins-zu-eins-Entsprechung. Es gibt zwei verschiedene Arten der Hauptindizierung, die in DBMS verwendet werden.
- Dichter Index
- Sparse-Index
#2. Sekundärindex im DBMS
Ein Kandidatenschlüssel in einem Datenbankverwaltungssystem (DBMS) ist ein Feld, das für jeden Eintrag einen eindeutigen Wert hat. Es handelt sich um eine Art Index, der Daten nicht in Clustern gruppiert. Diese Methode der Indizierung einer Datenbank auf zwei Ebenen wird verwendet, um die Größe der anfänglichen Zuordnungsebene zu minimieren. Aus diesem Grund wird für die Anfangsphase ein breiter Bereich von Ganzzahlen gewählt, während die Abbildungsgröße selbst stets bescheiden bleibt.
Was bewirkt die Indizierung?
Durch Indizierung wird eine unsortierte Tabelle in eine Reihenfolge gebracht, die die Sucheffizienz über Abfragen verbessert. Nicht indizierte Tabellen erfordern eine lineare Suche über die Zeilen hinweg, da die Abfrage unmöglich die Reihenfolge der Zeilen kennen und sich entsprechend optimieren kann. Das heißt, die Abfragen müssen jede Zeile durchgehen, um diejenigen zu finden, die die Kriterien erfüllen. Dies kann erwartungsgemäß einige Zeit in Anspruch nehmen.
Wie funktioniert der Datenbankindex?
Es ist unpraktisch zu erwarten, dass sich die Datenbanktabelle bei jeder Änderung der Abfragebedingungen selbst neu organisiert, um die Abfrageleistung zu verbessern. Tatsächlich passiert, dass die Datenbank eine erstellt Datenstruktur als Antwort auf den Index. Ein B-Baum ist wahrscheinlich die Art der verwendeten Datenstruktur. Der B-Baum hat mehrere Vorteile, aber die Tatsache, dass er leicht sortiert werden kann, ist für unsere Bedürfnisse am wichtigsten. Aus diesem Grund sollte es nicht überraschen, dass eine sortierte Datenstruktur die Effektivität unserer Suche verbessert.
Beachten Sie, dass der Datenbankindex beim Erstellen einer Struktur für eine bestimmte Spalte nur Informationen zu dieser Spalte speichert. Es sind keine weiteren Spalten enthalten.
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Tipps zum Erstellen eines Datenbankindex
Im Folgenden finden Sie Tipps zum Erstellen eines Datenbankindex:
#1. Index nach Arbeitsbelastung
Als Reaktion auf die verarbeitete Datenmenge kann ein effizienter Datenbankindex erstellt werden. Anstatt den Indexerstellungsprozess auf der Anzahl Ihrer Tabellen zu basieren (was den Zugriff erschweren kann), konzentrieren Sie sich auf die Erstellung eines Datenbankindex, der die Suche nach bestimmten Begriffen erleichtert.
#2. Sie sollten Prädikate verwenden
Die Erstellung eines Datenbankindex mit Prädikaten ist eine weitere praktikable Option. Ein Prädikat ist eine Art Bedingungsausdruck, mit dem der Wahrheitswert einer Aussage bestimmt wird. Dies vereinfacht nicht nur die Entwicklung eines Datenbankindex, sondern hilft dem Benutzer auch, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, welche Daten abgerufen werden sollen.
Um die für ein Bauprojekt benötigten Werkzeuge und Materialien zu finden, könnte eine für diese Branche konzipierte Datenbank Prädikate in ihrem Index verwenden. Ein Mitarbeiter könnte es verwenden, um zu überprüfen, ob einige Monate zuvor dieselben Materialien in einem ähnlichen Projekt verwendet wurden.
#3. Erstellen Sie einen Datenbankindex der beliebtesten Suchanfragen
Für optimale Effizienz wird üblicherweise auch ein Index erstellt, der auf die gängigsten Datenbankindex-SQL-Abfragen zugeschnitten ist. Darin enthalten ist möglicherweise eine Übersicht über alle möglichen Datenbankindex-SQL-Abfragen und deren geschätzte Nutzungshäufigkeit, wobei die wichtigsten hervorgehoben werden.
Dies kann hilfreich sein, wenn eine Schule eine standardmäßige Datenbanksuche durchführen muss, um beispielsweise herauszufinden, welche Kinder am häufigsten zu Hause angerufen wurden oder wegen Krankheit längere Zeit abwesend waren. Dies ist im Notfall hilfreich, da so die Kontaktinformationen der Eltern schnell und einfach abgerufen werden können.
#4. Vermeiden Sie die Notwendigkeit des Sortierens, indem Sie einen Index erstellen
Durch das Erstellen eines Indexes, der keine Sortierung erfordert, kann die Fähigkeit einer Abfrage, die gewünschten Daten abzurufen, beschleunigt werden. Ein Datenbankbenutzer kann die Datensätze häufig mithilfe der Klauseln „Gruppieren nach“ und „Sortieren nach“ manuell sortieren. Sie können die Datenbankgeschwindigkeit optimieren, indem Sie einen Index für die von diesen beiden Sortierungen verwendeten Spalten erstellen. Da keine Sortierung der Datensätze erforderlich ist, können Abfragen weiter optimiert werden.
#5. Erstellen Sie einzigartige Indizes
Bei der Entwicklung einer effektiven Datenbank müssen Mitarbeiter häufig eine Reihe einzigartiger Indizes erstellen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da es eine Datenbeschädigung verhindert, indem die Möglichkeit von Duplikaten in den Spalten einer Tabelle ausgeschlossen wird. Einschränkungen oder Regeln, denen die Daten in einer Tabelle immer folgen sollen, werden von den meisten Datenbanksystemen verwendet, um eindeutige Indizes zu generieren. Ein Primärschlüssel wird auch verwendet, um die Identifizierung von Daten innerhalb einer Tabelle zu erleichtern.
#6. Betrachten Sie Fremdschlüssel
Ein Mitarbeiter kann die Leistung der Datenbank optimieren, indem er Indizes erstellt, die sich auf jeden von der Datenbank verwendeten Fremdschlüssel beziehen. Fremdschlüssel sind eine Gruppe von Spalten in einer Datenbank, die Zugriff auf Tabellen in einer anderen Datenbank ermöglichen. Diese Indizes sind in den meisten Datenbanksystemen nicht erforderlich, können aber trotzdem die Produktivität steigern. Die Datenbank enthält möglicherweise nicht alle Informationen, die ein Mitarbeiter benötigt, aber dieser Schlüssel führt ihn möglicherweise zum richtigen Ergebnis in einer anderen Datenbank.
#7. Fügen Sie Spalten ausschließlich für die Verwendung im Datenbankindex ein
Unter bestimmten Umständen kann es für einen Mitarbeiter nützlich sein, seiner Datenbank mehrere Nur-Datenbank-Indexspalten hinzuzufügen. Ein Mitarbeiter kann jetzt schnell nur Indexinformationen abrufen. Dies bedeutet, dass alle vom Benutzer eingegebenen Abfragen nur innerhalb dieser neu hinzugefügten Indexspalten suchen müssen. Dies beschleunigt den Prozess der Bereitstellung der spezifischen Daten, die ein Mitarbeiter benötigt. Es ist jedoch zu beachten, dass der Arbeitnehmer nun die anderen Abfragen prüfen muss, um festzustellen, ob die neuen Spalten seine Fähigkeit zur Erledigung seiner Aufgaben beeinträchtigen.
#8. Vermeiden Sie eine Begrenzung der Anzahl der Indizes
Es wird empfohlen, die Anzahl der Indizes in einer Datenbank beim Erstellen nicht zu beschränken. Um eine Datenbank richtig zu optimieren, ist es vorzuziehen, so viele Indizes wie möglich zu haben, da jeder Index als Optimierer fungiert, der den Prozess des Datenabrufs beschleunigt. Es ist erwähnenswert, dass dies nicht nur für die betreffende Person hilfreich ist; An den meisten Arbeitsplätzen werden Datenbanken und die darin enthaltenen Informationen mit den Mitarbeitern geteilt. Dies bedeutet, dass es das Potenzial hat, die Leistung im gesamten Unternehmen zu steigern.
#9. Überprüfen Sie, ob es viele Auswirkungen auf die Datenänderung gibt
Um Zeit zu sparen, kann ein Mitarbeiter auf die manuelle Dateneingabe verzichten. Dies können sie erreichen, indem sie sich Gedanken über die Ergebnisse etwaiger an den Daten vorgenommener Änderungen machen. Es gibt einige Möglichkeiten, dies zu erreichen. Ein Mitarbeiter könnte sich beispielsweise die Indizes der Tabelle ansehen. Es besteht eine gute Möglichkeit, dass das Hinzufügen eines weiteren Datenbankindex die Leistung nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn bereits mehr Indizes als Spalten vorhanden sind. Ein Mitarbeiter kann die Ausführungszeit einer Abfrage auch überprüfen, indem er sie anhand der Tabelle ausführt. Der Wert der Erstellung eines Datenbankindex hängt davon ab, wie lange die Ausführung der Abfrage dauert.
Wenn ein Mitarbeiter Daten hinzufügen oder entfernen muss, um eigene Indizes zu generieren, kann er dies tun, nachdem er die Auswirkungen auf den Rest der Datenbank berücksichtigt hat. Es wäre beispielsweise töricht, Telefonnummern abzuschaffen, die das Unternehmen mit einem bestimmten Mitarbeiter verbinden, wenn die Datenbank voller Kontaktdaten von Anbietern ist.
Wie ein Datenbankindex intern funktioniert
Der Datenbankindex SQL ist intern als Bäume strukturiert. Datenbankindizes werden grafisch als Bäume dargestellt, wobei einzelne Datensätze die Blätter ersetzen. Mehrere durch Zeiger verbundene Knoten bilden die Struktur des Indexbaums einer Datenbank.
Wenn der Befehl CREATE INDEX ausgeführt wird, wird ein Indexbaum generiert. Für die Erstellung des Indexbaums ist ein Algorithmus im Datenbankprogramm verantwortlich. Der Indexerstellungsvorgang beginnt mit einem Schritt zum Sortieren der Datensätze nach dem Indexschlüssel. Sobald alle Knoten im Baumindex erstellt wurden, wird die Struktur darauf aufgebaut. Wenn eine Datenbank viele Datensätze enthält, kann die Erstellung eines Indexbaums zeitaufwändig sein.
Um eine bestimmte Zeile in der Tabelle zu finden, müssen wir unsere Indexsuche am Blattknoten beginnen. An jeder Weggabelung muss eine Auswahl getroffen werden, welchen Weg man nehmen möchte. Dies erfordert eine eingehende Analyse der Suchkriterien und der Werte, die in jede Verzweigung fallen. Nehmen wir als ganz einfaches Beispiel die Suche nach der Zahl 12 in einem Baum mit zwei Ästen. Die Ziffern 0–10 befinden sich in Zweig X, während 11–20 in Zweig Y liegen. Da 12 höher als 11 ist, sollten Sie dort nachsehen.
Der B-Baum ist ein Beispiel für einen spezialisierten Indexbaum. Ausgeglichene Bäume oder B-Bäume haben von der Wurzel bis zu jedem Blattknoten die gleiche Anzahl von Knoten.
Wie ein Datenbankindex unter der Haube funktioniert
Ein Index ist lediglich eine Datenstruktur, die durch die Speicherung von Verweisen auf einzelne Elemente einen einfachen Zugriff auf relevante Informationen ermöglicht. Wenn kein Index vorhanden ist, werden Datenzeilen in einer Datenbank oft in einem unorganisierten „Heap“ gespeichert. Sowohl Microsoft SQL Server als auch Azure SQL Database verfügen über einen Schalter, mit dem Sie diese Funktion aktivieren oder deaktivieren können.
In der Realität werden Daten selten in einem völlig unstrukturierten Zustand aufbewahrt. Stattdessen werden normalerweise Primärschlüssel verwendet, die in MySQL mit Indizes identisch sein können. Sie könnten die Form einer automatisch inkrementierenden Ganzzahl annehmen. Die „binäre“ Effizienz der Sortierung (mit eindeutigen Werten) ist jedoch auf eine Abfrage beschränkt, die nach der geordneten Spalte filtert, da nur eine Spalte zum Sortieren der Daten verwendet werden darf. Eine Tabelle mit einem Index kann mithilfe der binären Suche effizient durchsucht werden, da sie nach vielen Spalten sortiert werden kann.
Wenn Sie eine Spalte indizieren, erstellen Sie tatsächlich eine neue Tabelle mit zwei Spalten: der Spalte, die Sie indiziert haben, und einem Zeiger auf den Speicherort des gesuchten Elements. Der Index wird die gleiche Länge wie die Originaltabelle haben, aber seine Breite wird deutlich kleiner sein, sodass weniger Plattenblöcke zum Speichern und Durchlaufen erforderlich sind. In MySQL sind Zeiger in der Regel weniger als 5 Byte groß. Für diejenigen, die tiefer eintauchen möchten, erklärt der oben erwähnte „legendäre“ Stack Overflow-Beitrag die Arithmetik hinter der notwendigen Anzahl von Blöcken für die Speicherung.
Sofern Sie sie nicht von Grund auf neu erstellt haben, verfügt Ihre aktuelle Datenbank wahrscheinlich über zahlreiche Indizes.
Bedeutung eines Datenbankindex
Die Bedeutung eines Datenbankindex kann nie vernachlässigt werden, aber er verursacht Kosten in Form zusätzlicher Schreibvorgänge und des Bedarfs an zusätzlichem Speicherplatz, um die duplizierte Kopie der Daten auf dem neuesten Stand zu halten. Eine weitere Bedeutung eines Datenbankindex besteht darin, dass er regelmäßig gewartet werden muss, um eine optimale Leistung sicherzustellen. Allerdings überwiegen die Vorteile der Verwendung von Indizes bei weitem die geringfügigen Unannehmlichkeiten ihrer Wartung. Damit Indizes ordnungsgemäß funktionieren, müssen sie regelmäßig gewartet werden. Indexneuerstellungen, Reorganisationen und Prüfungen auf Fragmentierung fallen in diese Aufgabenkategorie.
Die Kosten für Indizes
Wie die meisten anderen Dinge im Leben kosten Indizes Geld. Alle Indizes einer Tabelle müssen erneuert werden, wenn eine der Zeilen in dieser Tabelle geändert wird (durch INSERT, UPDATE oder DELETE). Diese Änderungen kosten Zeit, und wenn in einer Datenbank mehrere Indizes vorhanden sind, kann die Leistung eines Prozesses, der Tabellen umfassend bearbeitet, beeinträchtigt werden.
Bevor wir fortfahren, müssen wir die Vorteile gegen die Kosten der Erstellung eines Index abwägen. Ist mit einer spürbaren Effizienzsteigerung zu rechnen? Handelt es sich um eine statistische Tabelle oder wurde sie stark manipuliert? Können wir mit einem Leistungsabfall leben, während wir an der Tabelle feilen? Anhand der Ergebnisse dieser Prüfung können wir erkennen, ob eine Indexierung erforderlich ist oder nicht. Einige Datenbanken verfügen sogar über die Möglichkeit, bei Bedarf automatisch Indizes zu erstellen und zu entfernen.
Dinge, die Sie beim Datenbankindex nicht vergessen sollten
Folgendes sollten Sie beim Datenbankindex nicht vergessen:
- Bei der Indizierung wird eine Datenstruktur mit Suchkriterienspalten und einem Zeiger hinzugefügt.
- Der Zeiger ist der Speicherort der Zeile mit den verbleibenden Daten auf der Speicherplatte.
- Das Sortieren der Indexdatenstruktur verbessert die Abfrageleistung.
- Eine Abfrage findet die gewünschte Zeile im Index; Sobald der Index gefunden ist, stellt er einen Verweis auf die restlichen Daten bereit.
- Mit dem Index muss die Abfrage nur vier statt siebzehn Zeilen betrachten.
Was ist ein Index für Dummies?
Ein Index ist ein numerischer Wert, der als Maß verwendet wird. Mit diesem Begriff wird eine quantitative Analyse der Bewegung eines Wertpapiermarktes beschrieben. Aktienmarktindizes und Rentenmarktindizes auf den Finanzmärkten bestehen jeweils aus einem fiktiven Wertpapierportfolio, das den gesamten Markt oder einen Teil davon ersetzen soll.
Was ist der Zweck der Indexierung?
Die Indexierung ist ein statistisches Instrument zur Überwachung von Wirtschaftsindikatoren wie Inflation, Arbeitslosigkeit, BIP-Wachstum, Produktivität und Börsenrenditen.
Abschließende Überlegungen
Ein Index ist weitaus effizienter, als wenn Mitarbeiter die Datenbank ständig neu anordnen, um auf neue Anfragen zu reagieren. Der Index hingegen generiert seine eigene interne Datenbankhierarchie. Ein Datenbankindex könnte beispielsweise eine B-Tree-Struktur verwenden. Außerdem werden Knoten mit zwei oder mehr Zweigen unterstützt, sodass Worker über einfache binäre Suchen hinausgehen können.
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Bibliographie
