ORACLE索引介绍与高性能SQL优化

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
　　
　　管理索引的准则
　　
　　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，特别是在建立主键时，应明确指定表空间；
　　。合理设定pctfress，注意：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：