La indexación de bases de datos SQL es el proceso de categorizar y organizar registros de datos. Cualquiera que trabaje con una base de datos apreciará el ahorro de tiempo que proporciona esta función al buscar datos específicos. En este artículo, exploramos la definición de un índice de base de datos SQL, los tipos y la importancia de un índice de base de datos. ¡Disfruta el viaje!
¿Qué es el índice de la base de datos?
Los índices de bases de datos son estructuras de datos que facilitan búsquedas de tablas más rápidas. La base de datos seguirá funcionando sin índices, pero las consultas pueden tardar más en devolver resultados. Cada índice contiene una clave que se compone de datos de una o más columnas en su tabla correspondiente. La base de datos puede optar por utilizar un índice para acelerar la recuperación de registros cuando una consulta requiere acceso a una tabla con un índice.
Cuando un usuario ingresa una consulta, la consulta generalmente realiza una búsqueda lineal en cada fila, verificando si alguna de ellas contiene la información deseada. Esto se simplifica con el uso de un índice, que aumenta la productividad porque acorta el tiempo que lleva completar las tareas.
Tipos de índices de bases de datos
Hay diferentes tipos de índices de bases de datos. Estos son los tipos de índices de bases de datos:
#1. Índice principal en DBMS
El índice principal de la base de datos es un archivo de dos campos, ordenado y de longitud fija. El primer campo funciona como clave principal y el segundo campo indica qué bloque de datos contiene la información especificada. Siempre hay una correspondencia uno a uno entre las entradas del índice de la base de datos principal. Hay dos variedades distintas de indexación principal utilizadas en DBMS.
- Índice denso
- Índice disperso
#2. Índice secundario en DBMS
Una clave candidata en un sistema de administración de base de datos (DBMS) es un campo que tiene un valor único para cada entrada. Es un tipo de índice que no agrupa datos en clústeres. Este método de indexación de una base de datos en dos niveles se utiliza para minimizar el tamaño del nivel de asignación inicial. Debido a esto, se elige una amplia gama de números enteros para la etapa inicial, mientras que el tamaño del mapeo en sí sigue siendo modesto.
¿Qué hace la indexación?
Obtener una tabla sin clasificar en un orden que mejore la eficiencia de búsqueda a través de consultas se logra mediante la indexación. Las tablas no indexadas requieren una búsqueda lineal en las filas porque la consulta no puede conocer el orden de las filas y optimizarse en consecuencia. Es decir, las consultas deberán recorrer cada fila para encontrar las que cumplan con los criterios. Esto puede, como es de esperar, llevar bastante tiempo.
¿Cómo funciona el índice de la base de datos?
No es práctico esperar que la tabla de la base de datos se reorganice cada vez que cambien las circunstancias de la consulta para mejorar el rendimiento de la consulta. En realidad, lo que sucede es que la base de datos construye una estructura de datos en respuesta al índice. Un B-Tree es probablemente el tipo de estructura de datos que se utiliza. El B-Tree tiene varios beneficios, pero el hecho de que se pueda ordenar fácilmente es el más importante para nuestras necesidades. Por lo anterior, no debería sorprender que una estructura de datos ordenados mejore la efectividad de nuestra búsqueda.
Tenga en cuenta que cuando el índice de la base de datos crea una estructura para una columna dada, solo almacena información sobre esa columna; no se incluyen otras columnas.
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Sugerencias para crear un índice de base de datos
Los siguientes son los consejos para crear un índice de base de datos:
#1. Índice según carga de trabajo
Se puede diseñar un índice de base de datos eficiente en respuesta al volumen de datos que se procesa. En lugar de basar el proceso de creación de índices en la cantidad de tablas que tiene (lo que puede dificultar el acceso), concéntrese en crear un índice de base de datos que facilite la búsqueda de ciertos términos.
#2. Deberías hacer uso de predicados
Crear un índice de base de datos con predicados es otra opción viable. Un predicado es una especie de expresión de condición que se utiliza para determinar el valor de verdad de una declaración. Además de simplificar el desarrollo de un índice de base de datos, esto ayuda al usuario a tomar decisiones informadas sobre qué datos recuperar.
Para encontrar las herramientas y los suministros necesarios para un proyecto de construcción, una base de datos diseñada para esa industria podría usar predicados en su índice. Un empleado podría utilizarlo para verificar si los mismos materiales se emplearon o no en un proyecto similar algunos meses antes.
#3. Crear un índice de base de datos de las búsquedas más populares
Un índice adaptado a las consultas SQL de índice de base de datos más populares también se construye comúnmente para una eficiencia óptima. Incluido en esto podría haber un resumen de todas las posibles consultas SQL del índice de la base de datos y su frecuencia de uso estimada, con las más cruciales resaltadas.
Esto podría ser útil cuando una escuela tiene que realizar una búsqueda estándar en la base de datos, como averiguar qué niños han sido llamados a casa con mayor frecuencia o quiénes han estado ausentes durante un período prolongado debido a una enfermedad. Esto es útil en caso de una emergencia, ya que facilita la recuperación rápida y sencilla de la información de contacto de sus padres.
#4. Evite la necesidad de clasificar haciendo un índice
Crear un índice que no requiera clasificación puede acelerar la capacidad de una consulta para recuperar los datos deseados. Un usuario de la base de datos a menudo puede ordenar manualmente los registros usando las cláusulas 'Agrupar por' y 'Ordenar por'. Puede optimizar la velocidad de la base de datos creando un índice en las columnas utilizadas por estos dos tipos. Dado que no es necesario clasificar los registros, las consultas se pueden optimizar aún más.
#5. Cree índices únicos
Los empleados a menudo tienen la tarea de crear una serie de índices únicos al desarrollar una base de datos efectiva. Esto es crucial porque previene la corrupción de datos al eliminar la posibilidad de duplicados dentro de las columnas de una tabla. Las restricciones, o las reglas que siempre se espera que sigan los datos de una tabla, son utilizadas por la gran mayoría de los sistemas de bases de datos para generar índices únicos. También se emplea una clave primaria para facilitar la identificación de datos dentro de una tabla.
#6. Considere las claves foráneas
Un empleado puede optimizar el rendimiento de la base de datos mediante la creación de índices relacionados con cada clave externa utilizada por la base de datos. Las claves foráneas son un grupo de columnas en una base de datos que proporcionan acceso a tablas en otra base de datos. Estos índices no son necesarios en la mayoría de los sistemas de bases de datos, pero de todos modos pueden aumentar la productividad. Es posible que la base de datos no contenga toda la información que necesita un empleado, pero esta clave puede llevarlo al resultado adecuado en otra base de datos.
#7. Insertar columnas exclusivamente para uso de índice de base de datos
Un empleado puede encontrar útil agregar varias columnas de índice de base de datos a su base de datos bajo ciertas circunstancias. Un trabajador ahora puede recuperar rápidamente información de solo índice. Esto es para que cualquier consulta ingresada por el usuario solo tenga que buscar dentro de estas columnas de índice recién agregadas. Esto acelera el proceso de proporcionar los datos específicos que necesita un empleado. Pero debe tenerse en cuenta que el trabajador ahora debe verificar las otras consultas para ver si las nuevas columnas afectarán su capacidad para hacer su trabajo.
#8. Evite un límite en el número de índices
Se recomienda que la cantidad de índices en una base de datos no esté restringida cuando se crea. Para optimizar adecuadamente una base de datos, es preferible tener tantos índices como sea posible porque cada índice actúa como un optimizador que acelera el proceso de recuperación de datos. Vale la pena señalar que esto no solo es útil para la persona en cuestión; en la mayoría de los lugares de trabajo, las bases de datos y la información que contienen se comparten con los empleados. Esto significa que tiene el potencial de impulsar la producción en toda la organización.
#9. Verifique si hay muchas implicaciones de modificación de datos
Para ahorrar tiempo, un trabajador puede preferir omitir el ingreso de datos manualmente. Pueden lograr esto pensando un poco en los resultados de cualquier cambio realizado en los datos. Existen algunas opciones para lograr esto. Un empleado, por ejemplo, podría consultar los índices de la tabla. Existe una buena posibilidad de que agregar otro índice de base de datos no afecte significativamente el rendimiento si ya hay más índices que columnas. Un empleado también puede comprobar el tiempo de ejecución de una consulta ejecutándola en la tabla. El valor de crear un índice de base de datos depende del tiempo que se tarde en ejecutar la consulta.
Si un trabajador necesita agregar o eliminar datos para generar sus propios índices, puede hacerlo después de considerar el impacto en el resto de la base de datos. Sería una tontería, por ejemplo, deshacerse de los números de teléfono que conectan a la empresa con un empleado específico si la base de datos está llena de detalles de contacto de los proveedores.
Cómo funciona internamente un índice de base de datos
El índice de la base de datos SQL está estructurado internamente como árboles. Los índices de la base de datos se representan gráficamente como árboles, con registros individuales que reemplazan las hojas. Múltiples nodos conectados por punteros conforman la estructura del árbol de índice de una base de datos.
Cuando se ejecuta el comando CREATE INDEX, se genera un árbol de índice. Un algoritmo en el programa de base de datos es responsable de crear el árbol de índices. El procedimiento de construcción del índice comienza con un paso para ordenar los registros por la clave del índice. Una vez que se han creado todos los nodos en el índice del árbol, la estructura se construye sobre ellos. Cuando hay muchos registros en una base de datos, la creación de un árbol de índice puede llevar mucho tiempo.
Para encontrar una fila específica en la tabla, debemos comenzar nuestra búsqueda de índice en el nodo hoja. En cada bifurcación del camino, se debe hacer una selección de qué camino tomar. Esto requiere un análisis en profundidad de los criterios de búsqueda y los valores que caen dentro de cada bifurcación. Tomemos el caso de buscar el número 12 en un árbol de dos ramas como una ilustración muy básica. Los dígitos del 0 al 10 se encuentran en la rama X, mientras que del 11 al 20 se encuentran en la rama Y. Dado que 12 es mayor que 11, debe buscar allí.
El árbol B es un ejemplo de un árbol de índice especializado. Los árboles equilibrados, o árboles B, tienen el mismo número de nodos desde la raíz hasta cada nodo hoja.
Cómo funciona un índice de base de datos bajo el capó
Un índice es simplemente una estructura de datos que proporciona fácil acceso a información relevante al almacenar referencias a elementos individuales. En ausencia de un índice, las filas de datos en una base de datos a menudo se mantienen en un "montón" desorganizado. Microsoft SQL Server y Azure SQL Database tienen un interruptor que puede usar para habilitar o deshabilitar esta función.
En realidad, los datos rara vez se mantienen en un estado completamente desestructurado. Las claves primarias, que en MySQL pueden ser lo mismo que los índices, generalmente se usan en su lugar; pueden tomar la forma de un entero de incremento automático. Sin embargo, la eficiencia "binaria" de clasificación (con valores únicos) está restringida a una consulta que filtra en la columna ordenada, porque solo se puede usar una columna para clasificar los datos. Una tabla con un índice se puede buscar de manera eficiente mediante la búsqueda binaria, ya que se puede ordenar por muchas columnas.
Cuando indexa una columna, realmente crea una nueva tabla con dos columnas: la columna que indexó y un puntero a la ubicación del elemento que está buscando. El índice tendrá la misma longitud que la tabla original, pero su anchura será significativamente menor, lo que requerirá menos bloques de disco para almacenar y recorrer. En MySQL, los punteros tienden a tener menos de 5 bytes de tamaño. Para aquellos interesados en profundizar más, la publicación de desbordamiento de pila "legendaria" a la que se hace referencia anteriormente explica la aritmética detrás de la cantidad necesaria de bloques para el almacenamiento.
A menos que los haya construido desde cero, su base de datos actual probablemente tenga numerosos índices.
Importancia de un índice de base de datos
Nunca se puede pasar por alto la importancia de un índice de base de datos, pero incurre en costos en forma de escrituras adicionales y la necesidad de espacio de almacenamiento adicional para mantener actualizada la copia duplicada de los datos. Otra importancia de un índice de base de datos es que requieren un mantenimiento regular para garantizar un rendimiento óptimo. Sin embargo, los beneficios de emplear índices superan con creces el pequeño inconveniente de su mantenimiento. Los índices necesitan un mantenimiento regular para funcionar correctamente. Las reconstrucciones de índices, las reorganizaciones y las comprobaciones de fragmentación se incluyen en esta categoría de tareas.
El costo de tener índices
Como la mayoría de las cosas en la vida, los índices cuestan dinero. Todos los índices de una tabla deben renovarse si se modifica alguna de las filas de esa tabla (a través de INSERTAR, ACTUALIZAR o ELIMINAR). Estas modificaciones cuestan tiempo y, cuando existen varios índices en una base de datos, el rendimiento de un proceso que edita tablas en gran medida puede verse afectado.
Debemos sopesar los beneficios frente a los costos de construir un índice antes de continuar. ¿Podemos anticipar un aumento notable en la eficiencia? ¿Es esta una tabla estadística o ha sido ampliamente manipulada? ¿Podemos vivir con una caída en el rendimiento mientras modificamos la mesa? Los resultados de este examen nos dirán si es necesario o no hacer el índice. Algunas bases de datos incluso tienen la capacidad de construir y eliminar índices automáticamente según sea necesario.
Cosas que no debe olvidar sobre el índice de la base de datos
Las siguientes son cosas que no debe olvidar sobre el índice de la base de datos:
- La indexación implica la adición de una estructura de datos con columnas de criterios de búsqueda y un puntero.
- El puntero es la ubicación del disco de memoria de la fila que contiene los datos restantes.
- Ordenar la estructura de datos del índice mejora el rendimiento de las consultas.
- Una consulta localiza la fila deseada en el índice; una vez localizado, el índice proporciona una referencia al resto de los datos.
- Con el índice, la consulta solo necesita mirar cuatro filas en lugar de diecisiete.
¿Qué es un índice para Dummies?
Un índice es un valor numérico que se utiliza como indicador. Es un término utilizado para describir un análisis cuantitativo del movimiento de un mercado de valores. Los índices bursátiles y los índices bursátiles de bonos en los mercados financieros consisten cada uno en una cartera ficticia de valores destinados a representar todo el mercado o un subconjunto de él.
¿Cuál es el propósito de la indexación?
La indexación es una herramienta estadística para monitorear indicadores económicos como la inflación, el desempleo, el crecimiento del PIB, la productividad y los rendimientos del mercado de valores.
Consideraciones Finales:
Un índice es mucho más eficiente que tener empleados que reorganizan constantemente la base de datos en respuesta a nuevas consultas. El índice, por otro lado, genera su propia jerarquía de base de datos interna. Un índice de base de datos podría emplear una estructura B-Tree, por ejemplo. Además, se admiten nodos con dos o más ramas, por lo que los trabajadores pueden expandirse más allá de las simples búsquedas binarias.
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Referencias
