SQL Server 深入解析索引儲存(聚集索引)

pursuer.chen發表於2015-03-23
SQLServer索引

標籤：SQL SERVER/MSSQL SERVER/資料庫/DBA/索引體系結構/堆/聚集索引

概述

最近要分享一個課件就重新把這塊知識整理了一遍出來，篇幅有點長，想要理解的透徹還是要上機實踐。

 

 

 

聚集索引

--建立測試資料庫
CREATE DATABASE Ixdata
GO
USE [Ixdata]
GO
---建立測試表
CREATE TABLE Orders
(ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
NAME CHAR(80)NOT NULL,
IDATE DATETIME NOT NULL DEFAULT(GETDATE())
);
GO
---插入1000條測試資料
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=1000)
BEGIN
INSERT INTO Orders(NAME)VALUES('商品'+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))
SET @ID=@ID+1 
END
GO
SELECT * FROM Orders 
GO

分析新建立的表的頁的資訊

---顯示跟蹤標誌的狀態
DBCC TRACESTATUS

---開啟跟蹤標誌
DBCC TRACEON(3604,2588)
--DBCC TRACEOFF(3604,2588)
---獲取物件的資料頁，結構：資料庫、物件、顯示
DBCC IND(Ixdata,Orders,-1)

/*
1：顯示所有分頁的資訊，包括IAM分頁,資料分頁,所有存在的LOB分頁和行溢位頁,索引分頁
-1： 顯示所有IAM、資料分頁、及指定物件上全部索引的索引分頁.
-2： 顯示指定物件的所有IAM分頁
0:顯示所有IAM、資料分頁.
*/

DBCC IND的表結構

還可以通過另一種方法來測試：

SELECT DISTINCT so.name, so.object_id,i.name AS index_name,sp.index_id,internals.type_desc,internals.total_pages, internals.used_pages, internals.data_pages,first_iam_page,  first_page, root_page
FROM sys.objects so
INNER JOIN sys.partitions sp ON so.object_id = sp.object_id
INNER JOIN sys.allocation_units sa ON sa.container_id = sp.hobt_id
INNER JOIN sys.system_internals_allocation_units internals ON internals.container_id = sa.container_id
LEFT JOIN sys.indexes  i ON so.object_id=i.object_id AND sp.index_id=i.index_id
WHERE so.object_id = object_id('orders')

 最後三個欄位分別是IAM頁，根頁，和第一個資料頁；它們分別用16進位制來表示，拿first_iam_page來分析，首先將編碼從右往左一個位元組接著一個位元組反過來排行（0X代表16進位制），結果就是0X,00 01,00 00 00 50;前兩個位元組代表檔案組號，最後4個位元組代表頁號。16進位制的0001轉換成10進位制就是1；16進位制的00 00 00 50轉換成10進位制就是5*16的1次方=5*16=80，所以第一個資料頁是4*16+15=79，根頁是5*16+9=89 結果和前面的查詢出來的結果是一樣的。從表格的otal_pages,used_pages,data_pages得到的結果也和前面查詢出來的結果是一致的，總分配了17個頁，使用了15個頁包括13個資料頁+1個IAM頁+1個索引頁。

手繪一張當前表格的聚集索引體系結構圖：

分析索引頁

---DBCC page的格式為(資料庫，檔案id,頁號，顯示)
DBCC page(Ixdata,1,89,3)

 分析結果89頁下面的子頁總共有13頁，每頁80條記錄，89索引頁記錄了每頁的的鍵值的最小值，第一頁就是id為1-80,第二頁81-160，所以當你要找ID為150的資料的時候直接就可以去第90頁裡面找了。

PAGE HEADER

 分析資料頁

通過這些資料我們基本上可以知道90頁的基本情況了，包括它的欄位長度，上一頁、下一頁，還有該頁的所以記錄（這裡沒有截圖出來）.

插入20萬條記錄分析索引結構 

--插入20萬條記錄分析索引結構 
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=200000)
BEGIN
INSERT INTO Orders(NAME)VALUES('商品'+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))
SET @ID=@ID+1 
END




CREATE TABLE Page
(
  PageFID         TINYINT, 
  PagePID         INT,   
  IAMFID          TINYINT, 
  IAMPID          INT, 
  ObjectID        INT,
  IndexID         TINYINT,
  PartitionNumber TINYINT,
  PartitionID     BIGINT,
  iam_chain_type  VARCHAR(30),    
  PageType        TINYINT, 
  IndexLevel      TINYINT,
  NextPageFID     TINYINT,
  NextPagePID     INT,
  PrevPageFID     TINYINT,
  PrevPagePID     INT 
);
GO
INSERT INTO Page EXEC('DBCC IND(Ixdata,Orders,-1)')

---查詢索引頁
SELECT  [PageFID]
      ,[PagePID]
      ,[IAMFID]
      ,[IAMPID]
      ,[ObjectID]
      ,[IndexID]
      ,[PartitionNumber]
      ,[PartitionID]
      ,[iam_chain_type]
      ,[PageType]
      ,[IndexLevel]
      ,[NextPageFID]
      ,[NextPagePID]
      ,[PrevPageFID]
      ,[PrevPagePID]
  FROM [Ixdata].[dbo].[Page]
  WHERE PageType=2
  go
 select so.name, so.object_id, sp.index_id, internals.total_pages, internals.used_pages, internals.data_pages,first_iam_page, 
 first_page, root_page
from sys.objects so
inner join sys.partitions sp on so.object_id = sp.object_id
inner join sys.allocation_units sa on sa.container_id = sp.hobt_id
inner join sys.system_internals_allocation_units internals on internals.container_id = sa.container_id
where so.object_id = object_id('orders')

通過兩種方法查詢到的索引頁的數量是一樣的，下面的這種計算方法是2524-2513-1(IAM頁)=10，其中807頁是root_page頁它在第二級，其它的是中間級索引頁頁就是第一級；頁可以通過下面的16進位制計算出來，IAM=5*16=80，ROOT_PAGE=3*16*16+2*16+7=807

再分析89頁

---DBCC page的格式為(資料庫，檔案id,頁號，顯示)
DBCC page(Ixdata,1,89,3)

查詢結果總共有269行，頁就是269個資料頁，orders表總共插入了201000條記錄，一個頁面存80條記錄，就需要2513個頁面和上面查詢到的data_page是一樣的。每個索引頁儲存269個資料頁面就需要（‘select 2513*1.0/269’除不盡加1）10個索引頁，查詢最後一個索引頁2698發現它還沒分頁共儲存了361條記錄，總共8*269+361=2513

手繪儲存結構 

手繪的有點難看，但是意思差不多表達出來了。

大型物件 (LOB) 列

 根據聚集索引中的資料型別，每個聚集索引結構將有一個或多個分配單元，將在這些單元中儲存和管理特定分割槽的相關資料。每個聚集索引的每個分割槽中至少有一個 IN_ROW_DATA 分配單元。如果聚集索引包含大型物件 (LOB) 列，則它的每個分割槽中還會有一個 LOB_DATA 分配單元。如果聚集索引包含的變數長度列超過 8,060 位元組的行大小限制，則它的每個分割槽中還會有一個 ROW_OVERFLOW_DATA 分配單元。

---建立測試表
CREATE TABLE Orderslob
(ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
NAME CHAR(80)NOT NULL,
Product NVARCHAR(MAX) NOT NULL,
IDATE DATETIME NOT NULL DEFAULT(GETDATE())
);
GO
---插入1000條測試資料
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=1000)
BEGIN
INSERT INTO Orderslob(NAME,Product)VALUES(CONVERT(NVARCHAR(20),@ID)+'商品',REPLICATE(@ID,2))
SET @ID=@ID+1 
END
--REPLICATE(@ID,200)
GO

DBCC IND(Ixdata,Orderslob,1)

--檢視2719資料頁的資訊
DBCC page(Ixdata,1,2719,1)

結果記錄了每一條記錄的偏移量。

 

每個人在自己的電腦上面測試頁面id會不一樣，但是反應的結果是一樣的。

總結

  本來想全部寫完的，等寫完這部分的時候發現篇幅已經有點長了，而且自己也有的吃不消熬到1點才寫完，接下來還有中下兩部分會盡快在幾天內寫完，歡迎關注。   

 

備註：

    作者：pursuer.chen

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