數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)應(yīng)用

歐 萍

(貴陽學(xué)院物理與電子信息科學(xué)系，貴州貴陽 550003)

數(shù)據(jù)庫設(shè)立的一個主要目的就在于實現(xiàn)對之進(jìn)行高效的管理。伴隨著信息化程度的不斷加深，因特網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信息呈現(xiàn)出爆炸式、幾何級數(shù)增加的趨勢，數(shù)字信息的存儲總量越來越大，這給數(shù)據(jù)存儲及管理技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。同時，數(shù)據(jù)的格式和種類也在不斷的增加，而且數(shù)據(jù)的類型也由簡單的字符處理相字符及圖像處理的方向發(fā)展。面對著這樣一個形式，如何保證信息收尋者準(zhǔn)確高效地從海量的信息中獲取想要的數(shù)據(jù)，已成為數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員的首要任務(wù)。下面在介紹索引相關(guān)的基本概念以及建立索引的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對有效地設(shè)置數(shù)據(jù)庫索引進(jìn)行了詳細(xì)的論述，最后結(jié)合具體的實例對數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。

1 索引的相關(guān)概念及建立索引的優(yōu)缺點(diǎn)

索引的一個主要目的就是加快檢索表中數(shù)據(jù)的方法，亦即能協(xié)助信息搜索者盡快的找到符合限制條件的記錄ID的輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)搜索實現(xiàn)的角度來看，索引也是另外一類文件/記錄，它包含著可以指示出相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的各種記錄。其中，每一索引都有一個相對應(yīng)的搜索碼，字符段的任意一個子集都能夠形成一個搜索碼。這樣，索引就相當(dāng)于所有數(shù)據(jù)目錄項的一個集合，它能為既定的搜索碼值的所有數(shù)據(jù)目錄項提供定位所需的各種有效支持。

1.1 索引的相關(guān)基本概念

(1)搜索碼。它表示的是記錄各種字符段的一個集合，它可以是一個或者是多個字符段的任意序列組合，并不是惟一的一個標(biāo)識記錄。

(2)數(shù)據(jù)目錄項。即為索引的相關(guān)元素，在建立索引的過程中，數(shù)據(jù)目錄項一般具有各種不同的選擇方式。

(3)記錄ID。每一個/段索引在存儲內(nèi)容中惟一的一個標(biāo)識符。

1.2 建立索引的優(yōu)缺點(diǎn)

1.2.1 建立索引的優(yōu)點(diǎn)

通過建立索引可以極大地提高在數(shù)據(jù)庫中獲取所需信息的速度，同時還能提高服務(wù)器處理相關(guān)搜索請求的效率，從這個方面來看它具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，通過創(chuàng)建一個惟一的索引，能夠在索引和信息之間形成一對一的映射式的對應(yīng)關(guān)系，增加數(shù)據(jù)的惟一性特點(diǎn)。

(2)能提高數(shù)據(jù)的搜索及檢索速度，符合數(shù)據(jù)庫建立的初衷。

(3)能夠加快表與表之間的連接速度，這對于提高數(shù)據(jù)的參考完整性方面具有重要作用。

(4)在信息檢索過程中，若使用分組及排序子句進(jìn)行時，通過建立索引能有效的減少檢索過程中所需的分組及排序時間，提高檢索效率。

(5)建立索引之后，在信息查詢過程中可以使用優(yōu)化隱藏器，這對于提高整個信息檢索系統(tǒng)的性能具有重要意義。

1.2.2 建立索引的缺點(diǎn)

雖然索引的建立在提高檢索效率方面具有諸多積極的作用，但還是存在下列缺點(diǎn):

(1)在數(shù)據(jù)庫建立過程中，需花費(fèi)較多的時間去建立并維護(hù)索引，特別是隨著數(shù)據(jù)總量的增加，所花費(fèi)的時間將不斷遞增。

(2)在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建的索引需要占用一定的物理存儲空間，這其中就包括數(shù)據(jù)表所占的數(shù)據(jù)空間以及所創(chuàng)建的每一個索引所占用的物理空間，如果有必要建立起聚簇索引，所占用的空間還將進(jìn)一步的增加。

(3)在對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時，例如對其進(jìn)行增加、刪除或者是修改操作時，索引還需要進(jìn)行動態(tài)的維護(hù)，這給數(shù)據(jù)庫的維護(hù)速度帶來了一定的麻煩。

2 數(shù)據(jù)庫索引的設(shè)置

在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)之中，索引的形式可以簡單的理解為是表中數(shù)據(jù)與相應(yīng)存儲位置相對應(yīng)的一個列表，它的主要目的在于減少數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)搜索數(shù)據(jù)的時間。從數(shù)據(jù)的搜索方式來講也可以說是在盡可能確保搜索用戶獲取所需信息的前提下，最大限度地減少對數(shù)據(jù)庫掃描的區(qū)域，以最短的時間從數(shù)據(jù)庫中獲取有用的數(shù)據(jù)。

從索引的結(jié)構(gòu)來講，可以將索引分為惟一性索引及復(fù)合性索引兩類。其中，惟一性索引是指全部索引列中各個索引所指向的所有數(shù)據(jù)具有惟一性，這樣可以保證數(shù)據(jù)不含冗余信息，檢索效率高;而復(fù)合性索引是指單個索引創(chuàng)建于兩個/列或多個/列之上。在檢索時，當(dāng)需要兩個/或者多個/列作為搜索的關(guān)鍵詞時，最好的方法就是在相關(guān)的列上設(shè)置復(fù)合性索引。

從數(shù)據(jù)庫的相關(guān)實際設(shè)計經(jīng)驗來看，本人認(rèn)為只要保證索引內(nèi)容與結(jié)構(gòu)的簡潔性與準(zhǔn)確性，只需要設(shè)置惟一性索引即可，這樣可以有效的保證數(shù)據(jù)庫操作的效率。

例如，在對某機(jī)械設(shè)計研究院的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，用戶要求能在同一個數(shù)據(jù)庫之中，在同一個檢索過程當(dāng)中，能夠保證實現(xiàn)以“機(jī)械設(shè)計”、“機(jī)械制圖”及“機(jī)械制造”為索引進(jìn)行信息的檢索、增加與修改。具體的要求是以“機(jī)械設(shè)計”為主，“機(jī)械制圖”及“機(jī)械制造”為輔。在設(shè)計之初，作者采用慣常的復(fù)合索引方式，在數(shù)據(jù)庫中將“機(jī)械設(shè)計”作為主索引，而“機(jī)械制圖”與“機(jī)械制造”作為輔助索引。這種設(shè)置方式在數(shù)據(jù)量相對較小的前期數(shù)據(jù)庫中能正常的使用，對數(shù)據(jù)庫信息檢索不存在過大的影響。

但是當(dāng)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時間之后，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)增加，使用者在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作時開始有明顯的遲鈍感。尤其是在執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫編輯操作時，甚至出現(xiàn)了10 s左右的延遲，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行添加與修改時，延遲現(xiàn)象更加明顯。在后一階段，取消先前的復(fù)合索引設(shè)置方案，采用于數(shù)據(jù)庫中增加一個專門的數(shù)列的方式，將“機(jī)械設(shè)計”、“機(jī)械制圖”和“機(jī)械制造”三項內(nèi)容直接進(jìn)行合并，將此項內(nèi)容作為惟一的索引。修改之后，在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作時基本上消除了延遲的現(xiàn)象。

但是，隨著使用時間的持續(xù)增加，數(shù)據(jù)庫的容量增大，在進(jìn)行信息檢索的時候同樣開始出現(xiàn)6 s左右的延遲現(xiàn)象。但究其主要原因還是由于數(shù)據(jù)庫所占用的存儲空間的增長速度過快所導(dǎo)致的。也就是說，主要原因并不是索引的設(shè)置方式上，而是在于索引的內(nèi)容之上。由于該單位的“機(jī)械設(shè)計”的字符長度設(shè)定為16 Byte，而“機(jī)械制圖”字符串所預(yù)留的字符長度為20 Byte，“機(jī)械制造”所預(yù)留的字符串長度為30 Byte，這樣算來，整個索引的字符長度及達(dá)到了66 Byte。這才是導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫占用存儲空間的增長速度過快的根本原因。因此，可以通過對索引內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改造，在同樣的軟硬件條件下能更加高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索。

3 索引在數(shù)據(jù)庫檢索中的應(yīng)用

下面主要從復(fù)合索引方式對索引在數(shù)據(jù)庫檢索中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

對于多條件的查詢而言，通常是考慮采用建立多關(guān)鍵字的復(fù)合索引方式，例如下面得檢索:select*from table where col1=A and col2=B and col3=C;

根據(jù)where之后的查詢條件，可以建立下面的復(fù)合索引create index idx1 on table 1(col1 col2 col3)。

同時，也可以針對col1，col2以及col3建立其單列索引，這種方式雖然能有效的提高結(jié)構(gòu)的惟一性，但是當(dāng)整體數(shù)據(jù)量增加時，其效果就不如復(fù)合索引。上面的復(fù)合索引就相當(dāng)于分別建立起如下的單個關(guān)鍵字索引:

檢索系統(tǒng)中一般都采用“最左前綴”的結(jié)果，也就是說系統(tǒng)是從整個條件查詢的最左端開始的，它并不是說只要包含這樣三列的查詢語句，就都能夠用到上面的復(fù)合索引，例如下面的語句就用不到:

4 結(jié)束語

建立索引是提高數(shù)據(jù)庫查詢效率的一個有效方式，正確地使用并設(shè)置索引能有效地提高信息的查詢效率。同時，冗余的索引將會浪費(fèi)數(shù)據(jù)存儲空間，給搜索性能帶來負(fù)面影響?；谶@個原因，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫查詢程序時，應(yīng)該在索引使用的基本原則下兼顧索引的效率和成本，對索引加以合理的使用。

[1]徐從旭.索引在數(shù)據(jù)庫查詢中的應(yīng)用[J].銅陵學(xué)院學(xué)報，2008，7(3):66-67.

[2]郭偉斌，陳東文.數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2007，20(9):12-14.

[3]鄧體俊.數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2010(36):30-32.