ORACLE索引介紹與高性能SQL優(yōu)化
2024-08-29 13:50:12
供稿：網(wǎng)友
什么是索引
索引是建立在表的一列或多個(gè)列上的輔助對(duì)象，目的是加快訪問表中的數(shù)據(jù)；
Oracle存儲(chǔ)索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是B*樹，位圖索引也是如此，只不過是葉子節(jié)點(diǎn)不同B*數(shù)索引；
索引由根節(jié)點(diǎn)、分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)組成，上級(jí)索引塊包含下級(jí)索引塊的索引數(shù)據(jù)，葉節(jié)點(diǎn)包含索引數(shù)據(jù)和確定行實(shí)際位置的rowid。
使用索引的目的
加快查詢速度
減少I/O操作
消除磁盤排序
何時(shí)使用索引
查詢返回的記錄數(shù)
排序表<40%
非排序表 <7%
表的碎片較多（頻繁增加、刪除）
索引的種類
非唯一索引（最常用）
唯一索引
位圖索引
局部有前綴分區(qū)索引
局部無前綴分區(qū)索引
全局有前綴分區(qū)索引
散列分區(qū)索引
基于函數(shù)的索引
治理索引的準(zhǔn)則
在表中插入數(shù)據(jù)后創(chuàng)建索引
。在用SQL*Loader或import工具插入或裝載數(shù)據(jù)后，建立索引比較有效；
索引正確的表和列
。經(jīng)常檢索排序大表中40%或非排序表7%的行，建議建索引；
。為了改善多表關(guān)聯(lián)，索引列用于聯(lián)結(jié)；
。列中的值相對(duì)比較唯一；
。取值范圍（大：B*樹索引，小：位圖索引）；
。Date型列一般適合基于函數(shù)的索引；
。列中有許多空值，不適合建立索引
為性能而安排索引列
。經(jīng)常一起使用多個(gè)字段檢索記錄，組合索引比單索引更有效；
。把最常用的列放在最前面，例：dx_groupid_serv_id(groupid,serv_id)，在where條件中使用groupid或groupid,serv_id，查詢將使用索引，若僅用到serv_id字段，則索引無效；
。合并/拆分不必要的索引。
限制每個(gè)表索引的數(shù)量
。一個(gè)表可以有幾百個(gè)索引（你會(huì)這樣做嗎？），但是對(duì)于頻繁插入和更新表，索引越多系統(tǒng)CPU，I/O負(fù)擔(dān)就越重；
。建議每張表不超過5個(gè)索引。
刪除不再需要的索引
。索引無效，集中表現(xiàn)在該使用基于函數(shù)的索引或位圖索引，而使用了B*樹索引；
。應(yīng)用中的查詢不使用索引；
。重建索引之前必須先刪除索引，若用alter index … rebuild重建索引，則不必刪除索引。
索引數(shù)據(jù)塊空間使用
。創(chuàng)建索引時(shí)指定表空間，非凡是在建立主鍵時(shí)，應(yīng)明確指定表空間；
。合理設(shè)定pctfress，注重：不能給索引指定pctused；
。估計(jì)索引的大小和合理地設(shè)置存儲(chǔ)參數(shù)，默認(rèn)為表空間大小，或initial與next設(shè)置成一樣大。
考慮并行創(chuàng)建索引
。對(duì)大表可以采用并行創(chuàng)建索引，在并行創(chuàng)建索引時(shí)，存儲(chǔ)參數(shù)被每個(gè)查詢服務(wù)器進(jìn)程分別使用，例如：initial為1M，并行度為8，則創(chuàng)建索引期間至少要消耗8M空間；
考慮用nologging創(chuàng)建索引
。對(duì)大表創(chuàng)建索引可以使用nologging來減少重做日志；
。節(jié)省重做日志文件的空間；
。縮短創(chuàng)建索引的時(shí)間；
。改善了并行創(chuàng)建大索引時(shí)的性能。 怎樣建立最佳索引
明確地創(chuàng)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
);
創(chuàng)建基于函數(shù)的索引
。常用與UPPER、LOWER、TO_CHAR(date)等函數(shù)分類上，例：
create index idx_func on emp (UPPER(ename)) tablespace tablespace_name;
創(chuàng)建位圖索引
。對(duì)基數(shù)較小，且基數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的列建立索引時(shí)，首先應(yīng)該考慮位圖索引，例：
create bitmap index idx_bitm on class (classno) tablespace tablespace_name;
明確地創(chuàng)建唯一索引
。可以用create unique index語句來創(chuàng)建唯一索引，例：
create unique index dept_unique_idx on dept(dept_no) tablespace idx_1;
創(chuàng)建與約束相關(guān)的索引
。可以用using index字句，為與unique和PRimary key約束相關(guān)的索引，例如：
alter table table_name
add constraint PK_primary_keyname primary key (field_name)
using index tablespace tablespace_name；
如何創(chuàng)建局部分區(qū)索引
。基礎(chǔ)表必須是分區(qū)表；
。分區(qū)數(shù)量與基礎(chǔ)表相同；
。每個(gè)索引分區(qū)的子分區(qū)數(shù)量與相應(yīng)的基礎(chǔ)表分區(qū)相同；
。基礎(chǔ)表的子分區(qū)中的行的索引項(xiàng)，被存儲(chǔ)在該索引的相應(yīng)的子分區(qū)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
/
如何創(chuàng)建范圍分區(qū)的全局索引
。基礎(chǔ)表可以是全局表和分區(qū)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’ ))
/
重建現(xiàn)存的索引
重建現(xiàn)存的索引的當(dāng)前時(shí)刻不會(huì)影響查詢；
重建索引可以刪除額外的數(shù)據(jù)塊；
提高索引查詢效率；
alter index idx_name rebuild nologging;
對(duì)于分區(qū)索引：
alter index idx_name rebuild partition partiton_name nologging;
要?jiǎng)h除索引的原因
。不再需要的索引；
。索引沒有針對(duì)其相關(guān)的表所發(fā)布的查詢提供所期望的性能改善；
。應(yīng)用沒有用該索引來查詢數(shù)據(jù)；
。該索引無效，必須在重建之前刪除該索引；
。該索引已經(jīng)變的太碎了，必須在重建之前刪除該索引；
。語句：drop index idx_name;drop index idx_name drop partition partition_name;
建立索引的代價(jià)
基礎(chǔ)表維護(hù)時(shí)，系統(tǒng)要同時(shí)維護(hù)索引，不合理的索引將嚴(yán)重影響系統(tǒng)資源，主要表現(xiàn)在CPU和I/O上；
插入、更新、刪除數(shù)據(jù)產(chǎn)生大量db file sequential read鎖等待； SQL優(yōu)化器簡(jiǎn)介
基于規(guī)則的優(yōu)化器
。總是使用索引
。總是從驅(qū)動(dòng)表開始（from子句最右邊的表）
。只有在不可避免的情況下，才使用全表掃描
。任何索引都可以
基于成本的優(yōu)化器
。需要表、索引的統(tǒng)計(jì)資料
Analyze table customer compute statistics;
Analyze table customer estimate statistics sample 5000 rows;
。表中設(shè)置并行度、表分區(qū)
優(yōu)化器模式
rule模式
。總忽略CBO和統(tǒng)計(jì)信息而基于規(guī)則
choose模式
。Oracle根據(jù)情況選擇rule or first_rows or all_rows
first_rows 模式
。基于成本，以最快的速度返回記錄，會(huì)造成總體查詢速度的下降或消耗更多的資源，傾向索引掃描，適合OLTP系統(tǒng)
all_rows模式
。基于成本，確保總體查詢時(shí)間最短，傾向并行全表掃描
例如：
Select last_name from customer order by last_name;用first_rows時(shí)，迅速返回記錄，但I(xiàn)/O量大，用all_rows時(shí)，返回記錄慢，但使用資源少。
調(diào)整SQL表訪問
全表掃描
。返回記錄：未排序表>40%，排序表>7%，建議采用并行機(jī)制來提高訪問速度，DDS；
索引訪問
。最常用的方法，包括索引唯一掃描和索引范圍掃描，OLTP；
快速完全索引掃描
。訪問索引中所有數(shù)據(jù)塊，結(jié)果相當(dāng)于全表掃描，可以用索引掃描代替全表掃描，例如：
Select serv_id,count(* ) from tg_cdr01 group by serv_id;
評(píng)估全表掃描的合法性
如何實(shí)現(xiàn)并行掃描
。永久并行化（不推薦）
alter table customer parallel degree 8;
。單個(gè)查詢并行化
select /*+ full(emp) parallel(emp,8)*/ * from emp;
分區(qū)表效果明顯
優(yōu)化SQL語句排序
排序的操作：
。order by 子句
。group by 子句
。select distinct子句
。創(chuàng)建索引時(shí)
。union或minus
。排序合并連接
如何避免排序
。添加索引
。在索引中使用distinct子句
。避免排序合并連接
使用提示進(jìn)行調(diào)整
使用提示的原則
。語法：/*+ hint */
。使用表別名:select /*+ index(e dept_idx)*/ * from emp e
。檢驗(yàn)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內(nèi)置函數(shù)）
。index_combine(強(qiáng)制使用位圖索引)
。index_ffs（索引快速完全掃描）
。use_concat(將查詢中所有or條件使用union all)
。parallel
。noparallel
。full
。ordered（基于成本）
調(diào)整表連接 表連接的類型
。等連接
where 條件中用等式連接；
。外部連接（左、右連接）
在where條件子句的等式謂詞放置一個(gè)(+)來實(shí)現(xiàn)，例如：
select a.ename,b.comm from emp a,bonus b where a.ename=b.ename(+);
該語句返回所有emp表的記錄；
。自連接
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;
反連接
反連接常用于not in or not exists中，是指在查詢中找到的任何記錄都不包含在結(jié)果集中的子查詢；不建議使用not in or not exists;
。半連接
查詢中使用exists，含義：即使在子查詢中返回多條重復(fù)的記錄，外部查詢也只返回一條記錄。
嵌套循環(huán)連接
。被連接表中存在索引的情況下使用；
。使用use_nl。
hash連接
。Hash連接將驅(qū)動(dòng)表加載在內(nèi)存中，并使用hash技術(shù)連接第二個(gè)表，提高等連接速度。
。適合于大表和小表連接；
。使用use_hash。
排序合并連接
。排序合并連接不使用索引
。使用原則：
連接表子段中不存在可用索引；
查詢返回兩個(gè)表中大部分的數(shù)據(jù)快；
CBO認(rèn)為全表掃描比索引掃描執(zhí)行的更快。
。使用use_merge
使用臨時(shí)/中間表
多個(gè)大表關(guān)聯(lián)時(shí)，可以分別把滿足條件的結(jié)果集存放到中間表，然后用中間表關(guān)聯(lián)；
SQL子查詢的調(diào)整
關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)子查詢
。關(guān)聯(lián)：子查詢的內(nèi)部引用的是外部表，每行執(zhí)行一次；
。非關(guān)聯(lián)：子查詢只執(zhí)行一次，存放在內(nèi)存中。
調(diào)整not in 和not exists語句
。可以使用外部連接優(yōu)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’);
改為：
select ename from emp,dept
where emp.dept_no=dept.dept_no
and dept.dept_name is null;
使用索引調(diào)整SQL
Oracle 為什么不使用索引
。檢查被索引的列或組合索引的首列是否出現(xiàn)在PL/SQL語句的WHERE子句中，這是“執(zhí)行計(jì)劃”能用到相關(guān)索引的必要條件。
。看采用了哪種類型的連接方式。ORACLE的共有Sort Merge Join（SMJ）、Hash Join（HJ）和Nested Loop Join（NL）。在兩張表連接，且內(nèi)表的目標(biāo)列上建有索引時(shí)，只有Nested Loop才能有效地利用到該索引。SMJ即使相關(guān)列上建有索引，最多只能因索引的存在，避免數(shù)據(jù)排序過程。HJ由于須做HASH運(yùn)算，索引的存在對(duì)數(shù)據(jù)查詢速度幾乎沒有影響。
。看連接順序是否答應(yīng)使用相關(guān)索引。假設(shè)表emp的deptno列上有索引，表dept的列deptno上無索引，WHERE語句有emp.deptno=dept.deptno條件。在做NL連接時(shí)，emp做為外表，先被訪問，由于連接機(jī)制原因，外表的數(shù)據(jù)訪問方式是全表掃描，emp.deptno上的索引顯然是用不上，最多在其上做索引全掃描或索引快速全掃描。
。是否用到系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典表或視圖。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典表都未被分析過，可能導(dǎo)致極差的“執(zhí)行計(jì)劃”。但是不要擅自對(duì)數(shù)據(jù)字典表做分析，否則可能導(dǎo)致死鎖，或系統(tǒng)性能下降。
。索引列是否函數(shù)的參數(shù)。如是，索引在查詢時(shí)用不上。
。是否存在潛在的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。如將字符型數(shù)據(jù)與數(shù)值型數(shù)據(jù)比較，ORACLE會(huì)自動(dòng)將字符型用to_number()函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致上一種現(xiàn)象的發(fā)生。
。是否為表和相關(guān)的索引搜集足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)常有增、刪、改的表最好定期對(duì)表和索引進(jìn)行分析，可用SQL語句“analyze table xxxx compute statistics for all indexes;”。ORACLE把握了充分反映實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，才有可能做出正確的選擇。
。索引列的選擇性不高。 我們假設(shè)典型情況，有表emp，共有一百萬行數(shù)據(jù)，但其中的emp.deptno列，數(shù)據(jù)只有4種不同的值，如10、20、30、40。雖然emp數(shù)據(jù)行有很多，ORACLE缺省認(rèn)定表中列的值是在所有數(shù)據(jù)行均勻分布的，也就是說每種deptno值各有25萬數(shù)據(jù)行與之對(duì)應(yīng)。假設(shè)SQL搜索條件DEPTNO=10，利用deptno列上的索引進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索效率，往往不比全表掃描的高。
。索引列值是否可為空（NULL）。假如索引列值可以是空值，在SQL語句中那些要返回NULL值的操作，將不會(huì)用到索引，如COUNT（*），而是用全表掃描。這是因?yàn)樗饕写鎯?chǔ)值不能為全空。
。看是否有用到并行查詢（PQO）。并行查詢將不會(huì)用到索引。
。假如從以上幾個(gè)方面都查不出原因的話，我們只好用采用在語句中加hint的方式強(qiáng)制ORACLE使用最優(yōu)的“執(zhí)行計(jì)劃”。 hint采用注釋的方式，有行注釋和段注釋兩種方式。 如我們想要用到A表的IND_COL1索引的話，可采用以下方式： “SELECT /*+ INDEX（A IND_COL1）*/ * FROM A WHERE COL1 = XXX;"
如何屏蔽索引
語句的執(zhí)行計(jì)劃中有不良索引時(shí)，可以人為地屏蔽該索引，方法：
。數(shù)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;
