Индексирование базы данных SQL — это процесс категоризации и упорядочивания записей данных. Любой, кто работает с базой данных, оценит экономию времени, которую обеспечивает эта функция при поиске конкретных данных. В этой статье мы рассмотрели определение индекса базы данных SQL, типы и важность индекса базы данных. Насладиться поездкой!
Что такое индекс базы данных?
Индексы базы данных — это структуры данных, которые упрощают поиск в таблицах. База данных по-прежнему будет работать без индексов, но для запросов может потребоваться больше времени для возврата результатов. Каждый индекс содержит ключ, состоящий из данных из одного или нескольких столбцов в соответствующей таблице. База данных может выбрать использование индекса для ускорения поиска записей, когда для запроса требуется доступ к таблице с индексом.
Когда пользователь вводит запрос, запрос обычно выполняет линейный поиск по каждой строке, проверяя, содержит ли какая-либо из них нужную информацию. Это упрощается за счет использования индекса, который повышает производительность, поскольку сокращает время, необходимое для выполнения задач.
Типы индексов базы данных
Существуют различные типы индексов базы данных. Вот типы индексов базы данных:
№1. Первичный индекс в СУБД
Первичный индекс базы данных представляет собой упорядоченный файл фиксированной длины с двумя полями. Первое поле функционирует как первичный ключ, а второе поле указывает, какой блок данных содержит заданную информацию. Между записями индекса первичной базы данных всегда существует однозначное соответствие. В СУБД используются две различные разновидности основного индексирования.
- Плотный индекс
- Разреженный индекс
№ 2. Вторичный индекс в СУБД
Ключ-кандидат в системе управления базами данных (СУБД) — это поле, которое имеет уникальное значение для каждой записи. Это тип индекса, который не группирует данные в кластеры. Этот метод индексации базы данных на двух уровнях используется для минимизации размера начального уровня отображения. Из-за этого для начального этапа выбирается широкий диапазон целых чисел, а сам размер отображения остается фиксированно скромным.
Что делает индексация?
Приведение несортированной таблицы в порядок, повышающий эффективность поиска с помощью запросов, достигается индексированием. Неиндексированные таблицы требуют линейного поиска по строкам, потому что запрос не может знать порядок строк и соответствующим образом оптимизировать себя. Другими словами, запросы должны будут проходить по каждой строке, чтобы найти те, которые соответствуют критериям. Это может, как и следовало ожидать, занять довольно много времени.
Как работает индекс базы данных?
Нецелесообразно ожидать, что таблица базы данных будет реорганизовываться всякий раз, когда меняются обстоятельства запроса для повышения производительности запроса. На самом деле происходит то, что база данных строит структура данных в ответ на индекс. B-дерево, вероятно, является типом используемой структуры данных. B-Tree имеет несколько преимуществ, но тот факт, что его можно легко сортировать, является наиболее важным для наших нужд. Из-за вышеупомянутого неудивительно, что отсортированная структура данных повышает эффективность нашего поиска.
Обратите внимание, что когда индекс базы данных строит структуру для данного столбца, он сохраняет информацию только об этом столбце; никакие другие столбцы не включены.
Вы также можете прочитать:
Советы по созданию индекса базы данных
Ниже приведены советы по созданию индекса базы данных:
№1. Индекс в зависимости от нагрузки
Эффективный индекс базы данных может быть создан в соответствии с объемом обрабатываемых данных. Вместо того чтобы основывать процесс создания индекса на количестве имеющихся у вас таблиц (что может затруднить доступ), сосредоточьтесь на создании индекса базы данных, облегчающего поиск определенных терминов.
№ 2. Вы должны использовать предикаты
Создание индекса базы данных с предикатами — еще один жизнеспособный вариант. Предикат — это своего рода условное выражение, используемое для определения истинности утверждения. В дополнение к упрощению разработки индекса базы данных это помогает пользователю сделать осознанный выбор в отношении того, какие данные извлекать.
Чтобы найти инструменты и расходные материалы, необходимые для строительного проекта, база данных, разработанная для этой отрасли, может использовать предикаты в своем индексе. Сотрудник может использовать его, чтобы проверить, использовались ли те же материалы в аналогичном проекте несколько месяцев назад.
№3. Создайте индекс базы данных самых популярных поисковых запросов
Индекс, адаптированный к наиболее популярным SQL-запросам индекса базы данных, также обычно создается для оптимальной эффективности. Сюда может быть включено краткое изложение всех возможных SQL-запросов индекса базы данных и их предполагаемая частота использования с выделением наиболее важных из них.
Это может быть полезно, когда школе необходимо провести стандартный поиск в базе данных, например выяснить, каких детей чаще всего вызывали домой или кто отсутствовал в течение длительного периода времени из-за болезни. Это полезно в случае чрезвычайной ситуации, так как облегчает быстрый и легкий поиск контактной информации их родителей.
№ 4. Избавьтесь от необходимости сортировки, создав индекс
Создание индекса, не требующего сортировки, может ускорить получение нужных данных запросом. Пользователь базы данных часто может вручную сортировать записи, используя предложения «Группировать по» и «Упорядочить по». Вы можете оптимизировать скорость базы данных, построив индекс для столбцов, используемых этими двумя типами. Поскольку сортировка записей не требуется, запросы можно дополнительно оптимизировать.
№ 5. Создавайте уникальные индексы
Сотрудникам часто поручают создать несколько уникальных индексов при разработке эффективной базы данных. Это очень важно, поскольку предотвращает повреждение данных, устраняя возможность дублирования в столбцах таблицы. Ограничения или правила, которым всегда должны следовать данные в таблице, используются подавляющим большинством систем баз данных для создания уникальных индексов. Первичный ключ также используется для облегчения идентификации данных в таблице.
№ 6. Учитывайте внешние ключи
Сотрудник может оптимизировать производительность базы данных, создав индексы, относящиеся к каждому внешнему ключу, используемому базой данных. Внешние ключи — это группа столбцов в одной базе данных, которые обеспечивают доступ к таблицам в другой базе данных. Эти индексы не требуются в большинстве систем баз данных, но в любом случае могут повысить производительность. База данных может не содержать всей информации, необходимой сотруднику, но этот ключ может привести его к нужному результату в другой базе данных.
№ 7. Вставка столбцов исключительно для использования индекса базы данных
Сотрудник может счесть полезным добавить в свою базу данных несколько индексных столбцов базы данных при определенных обстоятельствах. Рабочий теперь может быстро получить информацию только для индекса. Это сделано для того, чтобы любые пользовательские запросы выполняли поиск только в этих недавно добавленных столбцах индекса. Это ускоряет процесс предоставления конкретных данных, необходимых сотруднику. Но следует отметить, что рабочий теперь должен проверить другие запросы, чтобы увидеть, не повлияют ли новые столбцы на его способность выполнять свою работу.
№8. Избегайте ограничения на количество индексов
Рекомендуется не ограничивать количество индексов в базе данных при ее создании. Для правильной оптимизации базы данных желательно иметь как можно больше индексов, поскольку каждый индекс действует как оптимизатор, ускоряющий процесс извлечения данных. Стоит отметить, что это полезно не только для рассматриваемого человека; на большинстве рабочих мест базы данных и содержащаяся в них информация доступны сотрудникам. Это означает, что у него есть потенциал для увеличения производительности всей организации.
№ 9. Проверьте, есть ли много последствий модификации данных
Чтобы сэкономить время, работник может предпочесть не вводить данные вручную. Они могут добиться этого, поразмыслив над результатами любых изменений, внесенных в данные. Для этого существуют некоторые варианты. Сотрудник, например, может просмотреть индексы таблицы. Существует реальная вероятность того, что добавление еще одного индекса базы данных не окажет значительного влияния на производительность, если индексов уже больше, чем столбцов. Сотрудник также может проверить время выполнения запроса, запустив его в таблице. Ценность создания индекса базы данных зависит от того, сколько времени требуется для выполнения запроса.
Если работнику необходимо добавить или удалить данные для создания собственных индексов, он может сделать это после рассмотрения влияния на остальную часть базы данных. Было бы глупо, например, избавляться от номеров телефонов, связывающих компанию с конкретным сотрудником, если в базе данных полно контактных данных поставщиков.
Как индекс базы данных работает внутри
Индекс базы данных SQL внутренне структурирован в виде деревьев. Индексы базы данных изображаются графически в виде деревьев с отдельными записями, заменяющими листья. Несколько узлов, соединенных указателями, составляют структуру индексного дерева базы данных.
При выполнении команды CREATE INDEX создается индексное дерево. Алгоритм в программе базы данных отвечает за создание индексного дерева. Процедура построения индекса начинается с сортировки записей по ключу индекса. Как только все узлы в индексе дерева созданы, структура строится поверх них. Когда в базе данных много записей, создание дерева индексов может занять много времени.
Чтобы найти определенную строку в таблице, мы должны начать поиск по индексу с конечного узла. На каждой развилке дорог нужно сделать выбор, по какому пути идти. Это требует глубокого анализа критериев поиска и значений, попадающих в каждую вилку. Возьмем случай поиска числа 12 в дереве с двумя ветвями в качестве очень простой иллюстрации. Цифры 0–10 расположены в ветви X, а 11–20 — в ветви Y. Поскольку 12 больше, чем 11, вам следует посмотреть туда.
B-дерево является примером специализированного индексного дерева. Сбалансированные деревья, или B-деревья, имеют одинаковое количество узлов от корня до каждого конечного узла.
Как индекс базы данных работает под капотом
Индекс — это просто структура данных, которая обеспечивает легкий доступ к соответствующей информации, сохраняя ссылки на отдельные элементы. В отсутствие индекса строки данных в базе данных часто хранятся в неорганизованной «куче». Microsoft SQL Server и база данных SQL Azure имеют переключатель, который можно использовать для включения или отключения этой функции.
На самом деле данные редко хранятся в полностью неструктурированном состоянии. Вместо них обычно используются первичные ключи, которые в MySQL могут совпадать с индексами; они могут принимать форму автоматически увеличивающегося целого числа. Однако «бинарная» эффективность сортировки (с уникальными значениями) ограничивается запросом, фильтрующим упорядоченный столбец, поскольку для сортировки данных может использоваться только один столбец. В таблице с индексом можно эффективно искать с помощью двоичного поиска, поскольку она может быть отсортирована по многим столбцам.
Когда вы индексируете столбец, вы действительно создаете новую таблицу с двумя столбцами: столбец, который вы проиндексировали, и указатель на местоположение искомого элемента. Индекс будет той же длины, что и исходная таблица, но его ширина будет значительно меньше, что потребует меньше дисковых блоков для хранения и перемещения. В MySQL указатели обычно имеют размер менее 5 байт. Для тех, кто хочет погрузиться глубже, «легендарный» пост Stack Overflow, упомянутый выше, объясняет арифметику необходимого количества блоков для хранения.
Если вы не создали их с нуля, ваша текущая база данных, вероятно, имеет множество индексов.
Важность индекса базы данных
Никогда нельзя пренебрегать важностью индекса базы данных, но он влечет за собой затраты в виде дополнительных операций записи и потребности в дополнительном пространстве для хранения дубликатов данных в актуальном состоянии. Еще одно важное значение индекса базы данных заключается в том, что он требует регулярного обслуживания для обеспечения оптимальной производительности. Однако преимущества использования индексов намного перевешивают незначительные неудобства, связанные с их обслуживанием. Для правильной работы индексы нуждаются в регулярном обслуживании. Перестроение индекса, реорганизация и проверка на фрагментацию подпадают под эту категорию задач.
Стоимость наличия индексов
Как и большинство других вещей в жизни, индексы стоят денег. Все индексы в таблице должны быть обновлены, если какие-либо строки в этой таблице изменены (через INSERT, UPDATE или DELETE). Эти изменения требуют времени, а когда в базе данных существует несколько индексов, производительность процесса, который активно редактирует таблицы, может пострадать.
Прежде чем продолжить, мы должны взвесить преимущества и затраты на построение индекса. Можем ли мы ожидать заметного повышения эффективности? Является ли это статистической таблицей или ею сильно манипулировали? Можем ли мы жить с падением производительности, пока мы настраиваем таблицу? Результаты этого обследования скажут нам, нужно ли делать индекс. Некоторые базы данных даже имеют возможность автоматически создавать и удалять индексы по мере необходимости.
Что не следует забывать об индексе базы данных
Вот что не следует забывать об индексе базы данных:
- Индексация включает добавление структуры данных со столбцами критериев поиска и указателем.
- Указатель — это расположение на диске памяти строки, содержащей оставшиеся данные.
- Сортировка структуры данных индекса повышает производительность запросов.
- Запрос находит нужную строку в индексе; после обнаружения индекс обеспечивает ссылку на остальные данные.
- При использовании индекса запрос должен просматривать только четыре строки вместо семнадцати.
Что такое индекс для чайников?
Индекс – это числовое значение, используемое в качестве меры. Это термин, используемый для описания количественного анализа движения рынка ценных бумаг. Индексы фондового рынка и индексы рынка облигаций на финансовых рынках состоят из фиктивного портфеля ценных бумаг, предназначенного для всего рынка или его части.
Какова цель индексации?
Индексация — это статистический инструмент для мониторинга экономических показателей, таких как инфляция, безработица, рост ВВП, производительность и доходность фондового рынка.
Заключение
Индекс гораздо более эффективен, чем постоянное изменение базы данных сотрудниками в ответ на новые запросы. Индекс, с другой стороны, создает свою собственную внутреннюю иерархию базы данных. Например, индекс базы данных может использовать структуру B-Tree. Кроме того, поддерживаются узлы с двумя и более ветвями, поэтому рабочие могут выходить за рамки простого бинарного поиска.
Статьи по теме
- РАЗРАБОТЧИК БАЗ ДАННЫХ: Описание работы, обязанности, зарплата и сертификация
- УПРАВЛЕНИЕ БАЗОЙ ДАННЫХ: определение, типы и преимущества
- 27 лучших программ для систем управления базами данных (СУБД) в 2023 году
- ИНСТРУМЕНТЫ АНАЛИЗА ДАННЫХ: 13+ лучших инструментов для анализа данных 2023 г.
Рекомендации
