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  • 在进行数据查询的时候如果碰到大量数据集中的少量数据查询问题,可以通过在查询字段上新增索引提高查询速度 ...由于 索引和rowid的映射关系是用平衡树的数据结构,查询到每个叶子节点的执行速度都是一样的,这

           在进行数据查询的时候如果碰到大量数据集中的少量数据查询问题,可以通过在查询字段上新增索引提高查询速度

    如果查询的结果集是大批量数据,那么就没必要使用索引了。

    索引结构

    举个例子:表A 列 a, b, c 新建一个基于a的索引。这时候就会产生一个  a和rowid的映射,rowid就是物理地址。

    由于 索引和rowid的映射关系是用平衡树的数据结构,查询到每个叶子节点的执行速度都是一样的,这就使得在查询索引列数据时速度很快,从而提高了查询的速度。

    查询过程

    比如查询 a=2的数据,实际上是先查找 a 和 rowid的对应关系,然后在根据rowid查找表A中记录。


    B*Tree索引

    B*Tree索引是Balanced Tree Index的简称, 表示所有叶子块都处在树的同一个高度,由此,从索引上
    查询任何记录所花的时间是大致相同的。
    B*Tree的索引叶子块之间是双向链表,使得相邻块可以直接通过指针快速访问。 图中绿色箭头表示指
    向相邻块的地址指针。


    索引什么时候用

    1-  表数据量大,要查询的数据集小

    2- 表数据不进行频繁的dml操作,因为添加索引是势必影响数据操作的效率,所以有时在进行报表统计及临时表生成的过程中如果执行insert 或update都会先删掉索引

    查询时在启用。



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  • oracle 索引结构索引访问路径

    千次阅读 2017-11-07 02:23:25
    这篇文章主要介绍oracle B-tree索引的internal结构,顺便说说几种索引扫描方式对于索引块的扫描路径。 首先放上官方文档,对索引结构的图形描述。图片有点大,我不知道如何在显示的时候缩小,将就看吧。 上面是...

    最近研究了下oracle的B-tree索引,有了些发现。放在这里,与大家共享。

    这篇文章主要介绍oracle B-tree索引的internal结构,顺便说说几种索引扫描方式对于索引块的扫描路径。

    首先放上官方文档,对索引结构的图形描述。图片有点大,我不知道如何在显示的时候缩小,将就看吧。

    上面是一个deep为3的索引结构图。deep的值就是从索引的root block到索引的leaf block所要经历的block数。

    说道索引的internal结构,我们还是先dump出索引的块来看看。

    首先,要找到索引的块在哪里。举个例子,使用如下的语句:

    SQL> select a.owner,a.index_name,a.blevel from sys.dba_indexes a where a.index_name='IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1';


    OWNER        INDEX_NAME   BLEVEL
    ------------------------------ ------------------------------ ----------
    SCOTT        IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1        1


    select * from dba_extents a where a.owner='SCOTT' and a.segment_name='IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1' order by a.EXTENT_ID;

    我这里的例子查出来如下结果:我是截取的,举例子一条就够了。注意下,我这里拿出了extent_id为0的记录。这是这个索引段的第一个extent。包含了大量的信息。asm的管理结构包含在其中。

    OWNER SCOTT
    SEGMENT_NAME IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1
    PARTITION_NAME
    SEGMENT_TYPE INDEX
    TABLESPACE_NAME USERS
    EXTENT_ID 0
    FILE_ID 4
    BLOCK_ID 14400
    BYTES 65536
    BLOCKS 8
    RELATIVE_FNO 4

    然后根据结果,来进行dump。

    SQL> oradebug setmypid;
    Statement processed.
    SQL> oradebug tracefile_name;
    /home/oracle/app/oracle/diag/rdbms/uorcl/iorcl/trace/iorcl_ora_70023.trc
    SQL> alter system dump datafile &file block min &min block max &max;
    Enter value for file: 4
    Enter value for min: 14400
    Enter value for max: 14407
    old   1: alter system dump datafile &file block min &min block max &max
    new   1: alter system dump datafile 4 block min 14400 block max 14407
    System altered.
    SQL> 

    拿到dump文件后,可以打开看看。

    这里要插一下,其实可以先用treedump将整个索引结构框架dump出来,这样可以有个整体印象。如下:

    SQL> select owner,object_name,object_id from sys.dba_objects a where a.object_name='IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1';


    OWNER
    ------------------------------
    OBJECT_NAME
    --------------------------------------------------------------------------------
     OBJECT_ID
    ----------
    SCOTT
    IDX_TEST_OBJECTS2_INDEX1
         90549

    SQL> oradebug setmypid;
    Statement processed.
    SQL> oradebug tracefile_name;
    /home/oracle/app/oracle/diag/rdbms/uorcl/iorcl/trace/iorcl_ora_70702.trc

    SQL> alter session set events 'immediate trace name treedump level 90549';


    Session altered.

    截取部分结果如下。这里可以看到,我这里只有一个branch块,剩下的都是leaf block。为什么呢,因为我这个索引的数据比较少,他的blevel是1.高度仅仅是2而已。

     38 branch: 0x1003843 16791619 (0: nrow: 263, level: 1)
     39    leaf: 0x1003844 16791620 (-1: nrow: 256 rrow: 256)
     40    leaf: 0x1003845 16791621 (0: nrow: 256 rrow: 256)
     41    leaf: 0x1003846 16791622 (1: nrow: 256 rrow: 256)
     42    leaf: 0x1003847 16791623 (2: nrow: 256 rrow: 256)
     43    leaf: 0x1003848 16791624 (3: nrow: 256 rrow: 256)

    然后再回来看看刚才的dump结构。多的不说,主要说下关键的几个地方。

    同样是截取了部分。

    [oracle@localhost ~]$ vi /home/oracle/app/oracle/diag/rdbms/uorcl/iorcl/trace/iorcl_ora_69063.trc


      627 Block header dump:  0x01003843   --0x01003843是当前数据块地址
     628  Object id on Block? Y
     629  seg/obj: 0x161b5  csc: 0x00.3c768c  itc: 1  flg: E  typ: 2 - INDEX
     630      brn: 0  bdba: 0x1003840 ver: 0x01 opc: 0
     631      inc: 0  exflg: 0
     632 
     633  Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc       --这是初始化事务槽部分
     634 0x01   0xffff.000.00000000  0x00000000.0000.00  C---    0  scn 0x0000.003c768c
     635 Branch block dump
     636 =================
     637 header address 139967411788364=0x7f4cb3dc1a4c
     638 kdxcolev 1      --这个地方,index  block的level。这里是1,因为这个索引深度为2,所以这个block就是root了。
     639 KDXCOLEV Flags = - - -
     640 kdxcolok 0
     641 kdxcoopc 0x80: opcode=0: iot flags=--- is converted=Y
     642 kdxconco 3
     643 kdxcosdc 0
     644 kdxconro 262
     645 kdxcofbo 552=0x228
     646 kdxcofeo 3916=0xf4c
     647 kdxcoavs 3364
     648 kdxbrlmc 16791620=0x1003844      --这个地方要注意一下,16791620=0x1003844一个是10进制,一个是16进制。这是一个数据块的地址。指向的leaf/branch block所包含的index  key的最大值小于或者等于这个root块所连接的其它所有的leaf/branch block。实际上就是这个root块其下层block的首块。
     649 kdxbrsno 0
     650 kdxbrbksz 8056
     651 kdxbr2urrc 0
     652 row#0[8034] dba: 16791621=0x1003845    --这个是包含下面这个col 0的index  key的block地址。这里有个点,标位”注1”,放在最后说。
     653 col 0; len 11; (11):  41 50 45 58 5f 30 33 30 32 30 30    --这是复合索引首列的index  key。这里标位”注2”,后面说
     654 col 1; len 4; (4):  c3 09 2d 63  -这是复合索引第二列的index  key  这里标注“注3”
     655 col 2; TERM
     656 row#1[8012] dba: 16791622=0x1003846
     657 col 0; len 11; (11):  41 50 45 58 5f 30 33 30 32 30 30
     658 col 1; len 4; (4):  c3 09 30 37
     659 col 2; TERM  --这里没有显示出来值,有些branch  block会显示部分rowid的信息


    上面说了root  或者branch  block。其实leaf  block有两个不同的地方需要介绍下。

    5556  Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
    5557 0x01   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000
    5558 0x02   0xffff.000.00000000  0x00000000.0000.00  C---    0  scn 0x0000.003c768c
    5559 Leaf block dump
    5560 ===============
    5561 header address 139968438844004=0x7f4cf113ba64
    5562 kdxcolev 0
    5563 KDXCOLEV Flags = - - -
    5564 kdxcolok 0
    5565 kdxcoopc 0x80: opcode=0: iot flags=--- is converted=Y
    5566 kdxconco 3
    5567 kdxcosdc 0
    5568 kdxconro 256
    5569 kdxcofbo 548=0x224
    5570 kdxcofeo 1378=0x562
    5571 kdxcoavs 830
    5572 kdxlespl 0
    5573 kdxlende 0
    5574 kdxlenxt 16791624=0x1003848    --这里就是leaf block双向链接的所在了。
    5575 kdxleprv 16791622=0x1003846    --同上。
    5576 kdxledsz 0
    5577 kdxlebksz 8032
    5578 row#0[8006] flag: ------, lock: 0, len=26
    5579 col 0; len 11; (11):  41 50 45 58 5f 30 33 30 32 30 30
    5580 col 1; len 4; (4):  c3 09 33 0b
    5581 col 2; len 6; (6):  01 00 3c cc 00 1f    --这里是index  key对应的表行的rowid。


    现在来说下几种索引访问方式:

    这里先放一张注解的图。这个是打了标号的图。说起来方便。


    1  index  full  scan :有序的索引全扫描。扫描出来的结果是排序的。按照index  key,rowid进行排序。访问索引的路径大致为1>2>5>6>7>8;

    2  index fast full scan:索引快速全扫描。扫描出来的结构是无序的。这个访问路径与上面的图无关。与table full  scan类似,是从段头的bitmap 开始的。

    3  index range  scan:索引范围扫描,访问路径大致为1>2>5>6,与1类似。但是是由范围的。也可以是1>2>6或者是1>4>7>8.本质在于入口必须从root>branch>leaf,访问第一个leaf后,后面就依赖leaf间的双向链接获取下一个leaf block。

    4  index  skip  scan:索引跳跃扫描,访问路径可以有多个入口。1>2>5和1>4>7.从5到7之间“skip”了6.

    上面的结论也是我推断出来的,暂时没有时间验证。但是验证方法我可以给出来:

         使用10046跟踪一次索引访问过程。但是要在重启库后,在访问相关对象前进行。因为这时候,对于所有block的访问都会留下记录。


    最后来解释下上面遗留的两个问题:

    注1: 652 row#0[8034] dba: 16791621=0x1003845 这个可以通过如下sql获取对应块的fileid和block号:

              select sys.dbms_utility.data_block_address_file(rn)||','||sys.dbms_utility.data_block_address_block(rn) 
    from (select 16791621 rn from dual);

    注2: 653 col 0; len 11; (11):  41 50 45 58 5f 30 33 30 32 30 30   这个值可以用下面的方法取出其中的index key的值。但是注意,这个方法值针对字符类型有效。

    create or replace procedure sys.hex2char(i_vc_input in varchar2) is
    o_vc_return_flag varchar2(4000);
    i_vc_input_compress varchar2(4060);
    vc_characterset varchar2(4000);
    type type_character_number is table of number index by binary_integer;
    characters_number type_character_number;
    j number;
    n_temp number;
    n_skipflag number;
    begin
      if( instr(i_vc_input,',') > 0 ) then
          i_vc_input_compress := trim(replace(i_vc_input,',',''));
      elsif ( instr(i_vc_input, ' ') > 0 ) then
            i_vc_input_compress := trim(replace(i_vc_input,' ',''));
      else
            i_vc_input_compress := trim(i_vc_input);
      end if;
      select value into vc_characterset from nls_database_parameters where parameter='NLS_CHARACTERSET';
      j:= 1;
      n_skipflag:=0;
      for i in 1 .. length(i_vc_input_compress) loop
        if  n_skipflag > 0  then 
          n_skipflag := n_skipflag - 1; 
        end if;
        if ( n_skipflag = 0 ) then
              select to_number(substr(i_vc_input_compress,i,2),'XXXXXXXXXXXX') into n_temp from dual;
           if (n_temp < 128 ) then
             characters_number(j) := n_temp;
             j := j + 1; n_skipflag := 2;
           elsif ( vc_characterset = 'ZHS16GBK' )then
             select to_number(substr(i_vc_input_compress,i,4),'XXXXXXXXXXXX') into n_temp from dual;
             characters_number(j) := n_temp;
             j := j + 1;
             n_skipflag := 4;
           elsif( vc_characterset='AL32UTF8' ) then
                select to_number(substr(i_vc_input_compress,i,6),'XXXXXXXXXXXX') into n_temp from dual;
                 characters_number(j) := n_temp; j := j + 1; n_skipflag := 6;
           else select to_number(substr(i_vc_input_compress,i,4),'XXXXXXXXXXXX') into n_temp from dual;
                characters_number(j) := n_temp;
                j := j + 1; n_skipflag := 4;
           end if;
        end if;
      end loop;
      if ( characters_number.count > 0 ) then
        for k in characters_number.first .. characters_number.last loop
             if( characters_number(k) > 31 ) then
                 dbms_output.put(chr(characters_number(k)));
             end if;
        end loop;
      end if;
    dbms_output.put_line(chr(10));
    exception
    when others then
         o_vc_return_flag :=  sqlcode || sqlerrm;
         dbms_output.put_line(o_vc_return_flag);
    return;
    end;

    /

    注3:因为这个复合索引是varchar2和number类型字段的复合索引。所以这第二个index key需要用下面的方法取出来。

    create or replace function undump_number(in_datalist in varchar2) return number is


    v_regexp constant varchar2(10) := '[^ ]+';
    v_tmnt   constant varchar2(1)  := ' ';
    v_minus  constant number  := 193;
    v_power  constant number  :=100;


    v_ln number;
    v_num number;
    o_result number := 0;
    v_datalist varchar2(100);


    type type_character_char is table of varchar2(5) index by binary_integer;
    characters_char type_character_char;


    begin
      v_datalist := rtrim(in_datalist)||v_tmnt;
      v_num := length(translate(v_datalist,v_tmnt||v_datalist,v_tmnt));
      SELECT REGEXP_SUBSTR(v_datalist, v_regexp, 1, LEVEL) bulk collect into characters_char   FROM DUAL connect by level <=v_num;
      v_ln := to_number(characters_char(1),'xx')-v_minus;
      for i in 2..v_num loop
        o_result := o_result+(to_number(characters_char(i),'xx')-1)*power(v_power,v_ln-i+2);
      end loop;
      return o_result;
    end;

    /

    到这里就结束了。


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  • Oracle索引结构

    2020-05-04 13:02:28
    BTREE索引 索引是建立在是表的具体列上的,其存在的目的是让表的查询变得更快,效率更高。...Leaf存储了key column value (索引具体值),以及能具体定位到数据块所在位置的rowid 举个例子,select * from t where id...

    BTREE索引

    索引是建立在是表的具体列上的,其存在的目的是让表的查询变得更快,效率更高。表的记录丢失关乎生死,索引丢失只需要重建即可。

    由图可知,索引是由Root(根块)、Branch(茎块)和Leaf(叶子块)三部分组成。

    • Leaf存储了key column value (索引具体值),以及能具体定位到数据块所在位置的rowid

    举个例子,select * from t where id = 12 大概会经过多少个IO?

    首先定位到节点的根部(第1次),接下来根据根块数据的分布,定位到索引的茎部(第2次);然后定位到叶子块,找到id=12的部分(第3次)。从索引块到数据块获取其他各列信息(第4次)。

    物理结构还是逻辑结构

    1. 要建索引先排序

    rowid 伪列,这是第一行的唯一标记,第一行的rowid值绝对不重复,它可将行的记录定位到数据库的位置。

    如图,建立索引后,先从test表中的id列的值顺序取出数据放在内存中(除了该列值,rowid也会一并被取出)。如下图,

    1. 列值入块成索引

    依次将内存中的顺序存放的列的值和对应的rowid存进Oracle空闲的BLOCK中,形成了索引块,如下图所示,

    1. 填满一块接一块

    随着索引列值不断插入,index block1(L1)很快就被插满了, 比如接下来取出的 id=9 的记录就只有插入到新的Oracle块中,如果图所示 index block2(L2)。与此同时,新的数据写到另一个块index block3(B1)中。index block3(B1)担负起管理的角色,记录了L1和L2的信息,并不记录具体的索引列的键值。

    1. 同级两块需人管

    B1块虽然仅仅存放叶子块的标记,但随着数据的增多,最终也会容纳不下。这些会诞生root根块,管理B1,B2。

    索引结构三大特性

    1. 索引高度较低。一张500G的大表,记录有几百亿条数据,但是该表上某列的索引的高度也才不过6层而已。
      • 数据库最小的单位是块,但最小分配单位是区,要存在一个段至少需要一个区。
      • 如果查询返回大部分的数据,索引返回要慢得多。全表扫描还有一个优势,就是一次可以读多个块。索引读一次只能读一个快,因为并发不能保证数据有序。
    2. 索引存储列值。叶子块存储索引的列值和rowid
    3. 索引本身有序。索引是从表中取出数据,再顺序插入到块里形成索引块的。
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  • Oracle索引

    2013-12-19 10:27:46
    索引Oracle数据库中提供的一种可选的数据结构,用于关联一个表。 索引是与表或视图关联的磁盘上结构,可以加快从表或视图中检索行的速度。索引包含由表或视图中的一列或多列生成的键。这些键存储在一个结构(B 树...

    Oracle索引


    什么是索引?

    索引是Oracle数据库中提供的一种可选的数据结构,用于关联一个表。

    索引是与表或视图关联的磁盘上结构,可以加快从表或视图中检索行的速度。索引包含由表或视图中的一列或多列生成的键。这些键存储在一个结构(B 树)中,使 SQL Server 可以快速有效地查找与键值关联的行

       

    oracle索引的类型?

    Oracle索引逻辑上:
    Single column 单行索引
    Concatenated 多行索引
    Unique 唯一索引
    NonUnique 非唯一索引
    Function-based函数索引
    Domain 域索引

    Oracle索引物理上:
    Partitioned 分区索引
    NonPartitioned 非分区索引
    B-tree:
    Normal 正常型B树
    Rever Key 反转型B树
    Bitmap 位图索引

    Oracle索引结构:
    B-tree:
    适合与大量的增、删、改(OLTP);
    不能用包含OR操作符的查询;
    适合高基数的列(唯一值多)
    典型的树状结构;
    每个结点都是数据块;
    大多都是物理上一层、两层或三层不定,逻辑上三层;
    叶子块数据是排序的,从左向右递增;
    在分支块和根块中放的是索引的范围;
    Bitmap:
    适合与决策支持系统;
    做UPDATE代价非常高;
    非常适合OR操作符的查询;
    基数比较少的时候才能建位图索引;
    树型结构:
    索引头
    开始ROWID,结束ROWID(先列出索引的最大范围)
    BITMAP
    每一个BIT对应着一个ROWID,它的值是1还是0,如果是1,表示着BIT对应的ROWID有值;

    B*tree索引的话通常在访问小数据量的情况下比较适用,比如你访问不超过表中数据的5%,当然这只是个相对的比率,适用于一般的情况。bitmap的话在数据仓库中使用较多,用于低基数列,比如性别之类重复值很多的字段,基数越小越好。

    BitMap 适用范围:虽然BitMap索引能够提供较好的查询性能,但是因为BitMap索引在执行DML语句的时候,会锁定相关的bitmapsegment(dsi 402e p210),代价比较大,并且不支持唯一索引。所以它一般只适用于OLAP系统上的那些不常更新,或者根本不会执行DML语句的表上。

    B-Tree 使用范围:对于unique 以及 primary key 一般都使用B-Tree索引,能够提升较高的性能,并且对比与BitMap索引来说,因为每一条Index entry只包含唯一的rowid,所以不需要额外的Lock,经常使用于OLTP系统当中。



    索引有什么用?

    与书中的索引一样,数据库中的索引使您可以快速找到表或索引视图中的特定信息。索引包含从表或视图中一个或多个列生成的键,以及映射到指定数据的存储位置的指针。通过创建设计良好的索引以支持查询,可以显著提高数据库查询和应用程序的性能,减少磁盘IO。索引可以减少为返回查询结果集而必须读取的数据量。索引还可以强制表中的行具有唯一性,从而确保表数据的数据完整性。


    怎么创建合适的索引?

    创建索引要考虑的一个重要因素是对空表还是对包含数据的表创建索引。对空表创建索引在创建索引时不会对性能产生任何影响,而向表中添加数据时,会对性能产生影响。
    对大型表创建索引时应仔细计划,这样才不会影响数据库性能。对大型表创建索引的首选方法是先创建聚集索引,然后创建任何非聚集索引。在对现有表创建索引时,请考虑将 ONLINE 选项设置为 ON。该选项设置为 ON 时,将不持有长期表锁以继续对基础表的查询或更新。

    共有五类不同的使用模式。

    INDEX UNIQUE SCAN    效率最高,主键或唯一索引
    INDEX FULL SCAN      有顺序的输出,不能并行读索引
    如果表中建立了多个索引,Oracle是把所有的索引都扫描一遍么?

    INDEX FAST FULL SCAN  读的最块,可以并行访问索引,但输出不按顺序
    INDEX RANGE SCAN      给定的区间查询

    INDEX SKIP SCAN       联合索引,不同值越少的列,越要放在前面

    SCAN DESCENDING
     index join
    bitmap join

    以下是经过查阅的总结:

    能用唯一索引,一定用唯一索引
    能加非空,就加非空约束
    一定要统计表的信息,索引的信息,柱状图的信息。
    联合索引的顺序不同,影响索引的选择,尽量将值少的放在前面







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