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ORACLE索引与高性能SQL介绍

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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

治理索引的准则

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,非凡是在建立主键时,应明确指定表空间;
。合理设定pctfress,注重: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:



order by 子句
。group by 子句
。select distinct子句
。创建索引时
。union或minus
。排序合并连接

如何避免排序

。添加索引
。在索引中使用distinct子句
。避免排序合并连接

使用提示进行调整

使用提示的原则

。语法:/*+ hint */
。使用表别名:select /*+ index(e dept_idx)*/ * from emp e
。检验提示

常用的提示

。rule
。all_rows
。first_rows
。use_nl
。use_hash
。use_merge
。index
。index_asc
。no_index
。index_desc(常用于使用max内置函数)
。index_combine(强制使用位图索引)
。index_ffs(索引快速完全扫描)
。use_concat(将查询中所有or条件使用union all)
。parallel
。noparallel
。full
。ordered(基于成本)

调整表连接

表连接的类型

。等连接
where 条件中用等式连接;
。外部连接(左、右连接)

在where条件子句的等式谓词放置一个(+)来实现,例如:
select a.ename,b.comm from emp a,bonus b where a.ename=b.ename(+);

该语句返回所有emp表的记录;
。自连接
Select a.value total, B.value hard, (A.value - b.value) soft ,
Round((b.value/a.value)*100,1) perc
From v$sysstat a,v$sysstat b
Where a.statistic# = 179
and B.statistic# = 180;

反连接

反连接常用于not in or not exists中,是指在查询中找到的任何记录都不包含在结果集中的子查询;不建议使用not in or not exists;

。半连接

查询中使用exists,含义:即使在子查询中返回多条重复的记录,外部查询也只返回一条记录。

嵌套循环连接

。被连接表中存在索引的情况下使用;
。使用use_nl。

hash连接

。Hash连接将驱动表加载在内存中,并使用hash技术连接第二个表,提高等连接速度。
。适合于大表和小表连接;
。使用use_hash。

排序合并连接

。排序合并连接不使用索引
。使用原则:

连接表子段中不存在可用索引;

查询返回两个表中大部分的数据快;

CBO认为全表扫描比索引扫描执行的更快。

。使用use_merge

使用临时/中间表

多个大表关联时,可以分别把满足条件的结果集存放到中间表,然后用中间表关联;

SQL子查询的调整

关联与非关联子查询

。关联:子查询的内部引用的是外部表,每行执行一次;
。非关联:子查询只执行一次,存放在内存中。

调整not in 和not exists语句

。可以使用外部连接优化not in子句,例如:
select ename from emp where dept_no not in
(select dept_no from dept where dept_name =‘Math’);

改为:
select ename from emp,dept
where emp.dept_no=dept.dept_no
and dept.dept_name is null;

使用索引调整SQL

Oracle 为什么不使用索引

。检查被索引的列或组合索引的首列是否出现在PL/SQL语句的WHERE子句中,这是“执行计划”能用到相关索引的必要条件。

。看采用了哪种类型的连接方式。ORACLE的共有Sort Merge Join(SMJ)、Hash Join(HJ)和Nested Loop Join(NL)。在两张表连接,且内表的目标列上建有索引时,只有Nested Loop才能有效地利用到该索引。SMJ即使相关列上建有索引,最多只能因索引的存在,避免数据排序过程。HJ由于须做HASH运算,索引的存在对数据查询速度几乎没有影响。

。看连接顺序是否答应使用相关索引。假设表emp的deptno列上有索引,表dept的列deptno上无索引,WHERE语句有emp.deptno=dept.deptno条件。在做NL连接时,emp做为外表,先被访问,由于连接机制原因,外表的数据访问方式是全表扫描,emp.deptno上的索引显然是用不上,最多在其上做索引全扫描或索引快速全扫描。

。是否用到系统数据字典表或视图。由于系统数据字典表都未被分析过,可能导致极差的“执行计划”。但是不要擅自对数据字典表做分析,否则可能导致死锁,或系统性能下降。

。索引列是否函数的参数。如是,索引在查询时用不上。



是否存在潜在的数据类型转换。如将字符型数据与数值型数据比较,ORACLE会自动将字符型用to_number()函数进行转换,从而导致上一种现象的发生。

。是否为表和相关的索引搜集足够的统计数据。对数据经常有增、删、改的表最好定期对表和索引进行分析,可用SQL语句“analyze table xxxx compute statistics for all indexes;”。ORACLE把握了充分反映实际的统计数据,才有可能做出正确的选择。

。索引列的选择性不高。 我们假设典型情况,有表emp,共有一百万行数据,但其中的emp.deptno列,数据只有4种不同的值,如10、20、30、40。虽然emp数据行有很多,ORACLE缺省认定表中列的值是在所有数据行均匀分布的,也就是说每种deptno值各有25万数据行与之对应。假设SQL搜索条件DEPTNO=10,利用deptno列上的索引进行数据搜索效率,往往不比全表扫描的高。

。索引列值是否可为空(NULL)。假如索引列值可以是空值,在SQL语句中那些要返回NULL值的操作,将不会用到索引,如COUNT(*),而是用全表扫描。这是因为索引中存储值不能为全空。

。看是否有用到并行查询(PQO)。并行查询将不会用到索引。

。假如从以上几个方面都查不出原因的话,我们只好用采用在语句中加hint的方式强制ORACLE使用最优的“执行计划”。 hint采用注释的方式,有行注释和段注释两种方式。 如我们想要用到A表的IND_COL1索引的话,可采用以下方式: “SELECT /*+ INDEX(A IND_COL1)*/ * FROM A WHERE COL1 = XXX;"

如何屏蔽索引

语句的执行计划中有不良索引时,可以人为地屏蔽该索引,方法:

。数值型:在索引字段上加0,例如
select * from emp where emp_no+0 = v_emp_no;

。字符型:在索引字段上加‘’,例如
select * from tg_cdr01 where msisdn’’=v_msisdn;
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