Індексація бази даних SQL — це процес категоризації та впорядкування записів даних. Кожен, хто працює з базою даних, оцінить економію часу, яку дає ця функція під час пошуку конкретних даних. У цій статті ми дослідили визначення індексу бази даних SQL, типи та важливість індексу бази даних. Насолоджуйся поїздкою!
Що таке індекс бази даних?
Індекси бази даних — це структури даних, які сприяють швидшому пошуку таблиць. База даних усе ще працюватиме без індексів, але може знадобитися більше часу, щоб запити повернули результати. Кожен індекс містить ключ, який складається з даних з одного або кількох стовпців у відповідній таблиці. База даних може вибрати використання індексу для прискорення пошуку записів, коли для запиту потрібен доступ до таблиці з індексом.
Коли користувач вводить запит, запит зазвичай виконує лінійний пошук у кожному рядку, перевіряючи, чи містить будь-який із них потрібну інформацію. Це спрощується завдяки використанню індексу, який підвищує продуктивність, оскільки скорочує час, потрібний для виконання завдань.
Типи індексів бази даних
Існують різні типи індексів баз даних. Ось типи індексів бази даних:
#1. Первинний індекс в СУБД
Основний індекс бази даних — це впорядкований файл із двома полями фіксованої довжини. Перше поле функціонує як первинний ключ, а друге поле вказує, який блок даних містить вказану інформацію. Між основними записами індексу бази даних завжди існує однозначна відповідність. Існує два різних різновиди основного індексування, що використовується в СУБД.
- Індекс щільності
- Розріджений індекс
#2. Вторинний індекс в СУБД
Ключ-кандидат у системі керування базами даних (СУБД) — це поле, яке має унікальне значення для кожного запису. Це тип індексу, який не групує дані в кластери. Цей метод індексування бази даних на двох рівнях використовується для мінімізації розміру початкового рівня відображення. Через це для початкового етапу вибирається широкий діапазон цілих чисел, тоді як сам розмір відображення залишається фіксовано скромним.
Що робить індексація?
Переведення невідсортованої таблиці в порядок, що покращує ефективність пошуку за допомогою запитів, здійснюється шляхом індексування. Неіндексовані таблиці вимагають лінійного пошуку по рядках, оскільки запит не може знати порядок рядків і оптимізувати себе відповідно. Тобто в запитах потрібно буде переглянути кожен рядок, щоб знайти ті, які відповідають критеріям. Як ви можете очікувати, це може зайняти досить багато часу.
Як працює індекс бази даних?
Непрактично очікувати, що таблиця бази даних реорганізовуватиметься щоразу, коли зміняться обставини запиту, щоб покращити продуктивність запиту. Насправді відбувається те, що база даних створює a структура даних у відповідь на індекс. Ві-дерево, ймовірно, є типом структури даних, який використовується. B-Tree має кілька переваг, але той факт, що його можна легко сортувати, є найважливішим для наших потреб. Зважаючи на вищесказане, не дивно, що відсортована структура даних покращує ефективність нашого пошуку.
Зауважте, що коли індекс бази даних створює структуру для даного стовпця, він зберігає лише інформацію про цей стовпець; інші стовпці не включені.
Ви також можете прочитати:
Поради щодо створення індексу бази даних
Нижче наведено поради щодо створення індексу бази даних:
#1. Індекс Відповідно до навантаження
Ефективний індекс бази даних може бути створений у відповідь на обсяг даних, що обробляються. Замість того, щоб базувати процес створення індексу на кількості наявних таблиць (що може ускладнити доступ), зосередьтеся на створенні індексу бази даних, який полегшить пошук за певними термінами.
#2. Ви повинні використовувати предикати
Створення індексу бази даних із предикатами є ще одним життєздатним варіантом. Предикат — це свого роду вираз умови, який використовується для визначення істинного значення твердження. На додаток до спрощення розробки індексу бази даних, це допомагає користувачеві зробити обґрунтований вибір щодо того, які дані отримати.
Щоб знайти інструменти та матеріали, необхідні для будівельного проекту, база даних, розроблена для цієї галузі, може використовувати предикати у своєму індексі. Співробітник може використати його, щоб перевірити, чи використовувалися ті самі матеріали в подібному проекті кілька місяців тому.
#3. Створіть індекс бази даних найпопулярніших пошукових запитів
Для оптимальної ефективності також зазвичай створюється індекс, адаптований до найпопулярніших SQL-запитів індексу бази даних. Сюди можна включити виклад усіх можливих SQL-запитів до індексу бази даних і приблизну частоту їх використання з виділенням найбільш важливих.
Це може бути корисним, коли школі доводиться проводити стандартний пошук у базі даних, наприклад, з’ясовувати, яких дітей найчастіше викликали додому або які були відсутні протягом тривалого періоду часу через хворобу. Це корисно в екстрених випадках, оскільки це полегшує швидкий і легкий пошук контактної інформації їхніх батьків.
#4. Уникайте необхідності сортування, створивши індекс
Створення індексу, який не потребує сортування, може пришвидшити здатність запиту отримувати потрібні дані. Користувач бази даних часто може вручну сортувати записи за допомогою пунктів «Групувати за» та «Впорядкувати за». Ви можете оптимізувати швидкість бази даних, побудувавши індекс на стовпцях, які використовуються цими двома сортуваннями. Оскільки сортування записів не потрібне, запити можна додатково оптимізувати.
#5. Створюйте унікальні індекси
Під час розробки ефективної бази даних співробітникам часто доручають створити низку єдиних у своєму роді індексів. Це надзвичайно важливо, оскільки запобігає пошкодженню даних, усуваючи можливість дублікатів у стовпцях таблиці. Обмеження або правила, яким завжди повинні відповідати дані в таблиці, використовуються переважною більшістю систем баз даних для створення унікальних індексів. Первинний ключ також використовується для полегшення ідентифікації даних у таблиці.
#6. Розглянемо зовнішні ключі
Співробітник може оптимізувати продуктивність бази даних шляхом створення індексів, які стосуються кожного зовнішнього ключа, який використовується базою даних. Зовнішні ключі — це група стовпців в одній базі даних, які забезпечують доступ до таблиць в іншій базі даних. Ці індекси не потрібні в більшості систем баз даних, але все одно можуть підвищити продуктивність. База даних може містити не всю інформацію, яка потрібна працівнику, але цей ключ може привести їх до належного результату в іншій базі даних.
#7. Вставте стовпці виключно для використання індексу бази даних
За певних обставин працівнику може бути корисно додати до своєї бази даних кілька стовпців лише індексу бази даних. Працівник тепер може швидко отримувати лише індексну інформацію. Це робиться для того, щоб будь-які введені користувачем запити здійснювали пошук лише в цих щойно доданих стовпцях індексу. Це прискорює процес надання конкретних даних, необхідних співробітнику. Але слід зазначити, що тепер працівник повинен перевірити інші запити, щоб побачити, чи вплинуть нові стовпці на його здатність виконувати свою роботу.
#8. Уникайте обмежень на кількість індексів
Рекомендується не обмежувати кількість індексів у базі даних під час створення. Щоб правильно оптимізувати базу даних, бажано мати якомога більше індексів, оскільки кожен індекс діє як оптимізатор, який прискорює процес отримання даних. Варто зазначити, що це корисно не лише для відповідної особи; на більшості робочих місць бази даних та інформація, що в них міститься, надаються працівникам. Це означає, що він має потенціал для підвищення продуктивності всієї організації.
#9. Перевірте, чи багато наслідків зміни даних
Щоб заощадити час, працівник може віддати перевагу пропустити введення даних вручну. Вони можуть досягти цього, подумавши про результати будь-яких змін, внесених до даних. Для цього існують деякі варіанти. Співробітник, наприклад, може подивитися на індекси таблиці. Існує велика ймовірність того, що додавання іншого індексу бази даних не вплине суттєво на продуктивність, якщо індексів уже більше, ніж стовпців. Співробітник також може перевірити час виконання запиту, виконавши його в таблиці. Цінність створення індексу бази даних залежить від того, скільки часу потрібно для виконання запиту.
Якщо працівнику потрібно додати або видалити дані для створення власних індексів, він може зробити це після розгляду впливу на решту бази даних. Було б безглуздо, наприклад, позбутися телефонних номерів, які зв'язують компанію з конкретним співробітником, якщо база даних переповнена контактними даними постачальників.
Як індекс бази даних працює всередині
Індекс бази даних SQL має внутрішню структуру як дерева. Індекси бази даних зображені графічно у вигляді дерев, а окремі записи замінюють листя. Кілька вузлів, з’єднаних покажчиками, утворюють структуру індексного дерева бази даних.
Коли виконується команда CREATE INDEX, створюється дерево індексів. Алгоритм у програмі бази даних відповідає за створення дерева індексів. Процедура створення індексу починається з етапу сортування записів за ключем індексу. Після того, як усі вузли в індексі дерева створені, поверх них будується структура. Якщо в базі даних багато записів, створення індексного дерева може зайняти багато часу.
Щоб знайти певний рядок у таблиці, ми повинні почати наш пошук індексу з листкового вузла. На кожній розвилці доріг потрібно зробити вибір, яким шляхом йти. Це вимагає поглибленого аналізу критеріїв пошуку та значень, які підпадають під кожну розгалуження. Візьмемо випадок пошуку числа 12 у дереві з двома гілками як дуже елементарну ілюстрацію. Цифри 0–10 розташовані у гілці X, а 11–20 – у гілці Y. Оскільки 12 вище за 11, ви повинні шукати там.
B-дерево є прикладом спеціалізованого індексного дерева. Збалансовані дерева, або B-дерева, мають однакову кількість вузлів від кореня до кожного листкового вузла.
Як працює індекс бази даних під капотом
Індекс — це просто структура даних, яка забезпечує легкий доступ до відповідної інформації шляхом зберігання посилань на окремі елементи. За відсутності індексу рядки даних у базі даних часто зберігаються в неорганізованій «купі». Microsoft SQL Server і Azure SQL Database мають перемикач, за допомогою якого можна ввімкнути або вимкнути цю функцію.
Насправді дані рідко зберігаються в абсолютно неструктурованому стані. Замість них зазвичай використовуються первинні ключі, які в MySQL можуть бути такими ж, як індекси; вони можуть приймати форму цілого числа, що автоматично збільшується. Проте «двійкова» ефективність сортування (з унікальними значеннями) обмежена запитом, який фільтрує впорядкований стовпець, оскільки для сортування даних можна використовувати лише один стовпець. Таблицю з індексом можна ефективно шукати за допомогою бінарного пошуку, оскільки її можна сортувати за багатьма стовпцями.
Коли ви індексуєте стовпець, ви справді створюєте нову таблицю з двома стовпцями: стовпцем, який ви проіндексували, і вказівником на розташування елемента, який ви шукаєте. Індекс матиме таку саму довжину, що й вихідна таблиця, але його ширина буде значно меншою, що потребуватиме менше дискових блоків для зберігання та проходження. У MySQL покажчики, як правило, мають розмір менше 5 байт. Для тих, хто хоче зануритися глибше, «легендарна» публікація Stack Overflow, згадана вище, пояснює арифметику необхідної кількості блоків для зберігання.
Якщо ви не створили їх з нуля, ваша поточна база даних, ймовірно, має численні індекси.
Важливість індексу бази даних
Ніколи не можна нехтувати важливістю індексу бази даних, але вони спричиняють витрати у вигляді додаткових записів і потреби в додатковому просторі для збереження дублікатів копій даних в актуальному стані. Інша важливість індексу бази даних полягає в тому, що вони потребують регулярного обслуговування для забезпечення оптимальної продуктивності. Проте переваги використання індексів значно переважують незначні незручності їх обслуговування. Індекси потребують регулярного обслуговування, щоб функціонувати належним чином. До цієї категорії завдань належать перебудови індексів, реорганізації та перевірки на фрагментацію.
Вартість наявності індексів
Як і більшість інших речей у житті, індекси коштують грошей. Усі індекси в таблиці необхідно оновити, якщо будь-який із рядків у цій таблиці змінено (через INSERT, UPDATE або DELETE). Ці модифікації забирають час, і коли в базі даних існує кілька індексів, продуктивність процесу, який інтенсивно редагує таблиці, може погіршитися.
Перш ніж продовжити, ми повинні зважити переваги та витрати на побудову індексу. Чи можна очікувати помітного підвищення ефективності? Це статистична таблиця чи вона була значною мірою підроблена? Чи можемо ми жити з падінням продуктивності, поки ми налаштовуємо таблицю? Результати цього обстеження покажуть нам, чи потрібно робити індекс. Деякі бази даних навіть мають можливість автоматично створювати та видаляти індекси за потреби.
Що не варто забувати про індекс бази даних
Про індекс бази даних не варто забувати наступне:
- Індексація передбачає додавання структури даних зі стовпцями критеріїв пошуку та вказівником.
- Покажчик — це розташування на диску пам'яті рядка, що містить решту даних.
- Сортування структури даних індексу покращує продуктивність запитів.
- Запит знаходить потрібний рядок в індексі; після знаходження індекс забезпечує посилання на решту даних.
- З індексом запиту потрібно переглядати лише чотири рядки замість сімнадцяти.
Що таке індекс для чайників?
Індекс — це числове значення, яке використовується як вимірювальний показник. Це термін, який використовується для опису кількісного аналізу руху ринку цінних паперів. Індекси фондового ринку та індекси ринку облігацій на фінансових ринках складаються з фіктивного портфеля цінних паперів, призначених для захисту всього ринку або його частини.
Яка мета індексування?
Індексування — це статистичний інструмент для моніторингу економічних показників, таких як інфляція, безробіття, зростання ВВП, продуктивність і прибутковість фондового ринку.
Заключні думки
Індекс набагато ефективніший, ніж те, що співробітники постійно змінюють базу даних у відповідь на нові запити. Індекс, з іншого боку, створює власну внутрішню ієрархію бази даних. Індекс бази даних може використовувати структуру B-Tree, наприклад. Крім того, підтримуються вузли з двома або більше розгалуженнями, таким чином працівники можуть розширюватися за межі простого бінарного пошуку.
Статті по темі
- РОЗРОБНИК БАЗИ ДАНИХ: Посадова інструкція, обов'язки, зарплата та сертифікат
- УПРАВЛІННЯ БАЗАМИ ДАНИХ: визначення, типи та переваги
- Топ-27 програмного забезпечення для систем керування базами даних (СУБД) у 2023 році
- ІНСТРУМЕНТИ АНАЛІТИКУ ДАНИХ: 13+ найкращих інструментів аналізу даних 2023
посилання
