Wie kann die Datenbankindizierung die Abfrageleistung erheblich verbessern?

Die Bedeutung von Datenbankindizes in der Datenverwaltung

Im Bereich der Datenverwaltung spielen Indizes eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Datenbankleistung, insbesondere da die Größe des Datensatzes immer größer wird. Dieser Artikel befasst sich mit den Grundlagen der Datenbankindizierung, um eine umfassende Erklärung zu geben, die unabhängig von Ihrer spezifischen Datenbankplattform ist.

Warum Indizes wichtig sind

Auf festplattenbasierten Speichergeräten gespeicherte Daten werden in Datenblöcken organisiert. Jeder Block enthält einen Teil der eigentlichen Daten und einen Zeiger auf den nachfolgenden Block. Im Gegensatz zu verknüpften Listen müssen Plattenblöcke nicht zusammenhängend gespeichert werden.

Bei der Suche nach Datensätzen basierend auf nicht sortierten Feldern ist eine lineare Suche erforderlich, die im Durchschnitt (N 1)/2 Blockzugriffe erfordert. Für Nicht-Schlüsselfelder (fehlende eindeutige Einträge) muss der gesamte Tabellenbereich gescannt werden, was N-Blockzugriffe erfordert.

Im Gegensatz dazu ermöglichen sortierte Felder binäre Suchen, die nur log2 N-Blockzugriffe erfordern. Darüber hinaus kann die Suche bei Nicht-Schlüsselfeldern abgebrochen werden, sobald ein höherer Wert gefunden wird, wodurch die Anzahl der erforderlichen Blockzugriffe reduziert wird.

Was ist ein Datenbankindex?

Indizierung ist eine Technik zum Sortieren von Datensätzen in einer Tabelle basierend auf mehreren Feldern. Erstellt einen Index für ein bestimmtes Feld, der den Feldwert und einen Zeiger auf den entsprechenden Datensatz enthält. Diese Indexstruktur wird dann für die binäre Suche sortiert.

Indizes verursachen jedoch zusätzlichen Speicherplatzaufwand, da sie eine separate Tabelle mit Feldwerten und Datensatzzeigern speichern. Dieser Platzbedarf wird wichtig, wenn mehrere Felder in einer Tabelle indiziert werden, insbesondere wenn die MyISAM-Engine verwendet wird, bei der die Indexdatei möglicherweise die Dateisystemgrenzen überschreitet.

Wie Indizes funktionieren

Betrachten wir ein Beispieldatenbankschema, bei dem eine Tabelle fünf Felder enthält: ID (Primärschlüssel), Vorname, Nachname und E-Mail-Adresse. Wir gehen davon aus, dass es 5 Millionen Zeilen mit einer festen Größe von 204 Bytes pro Zeile und einer Blockgröße von 1024 Bytes gibt.

Szenario 1: Sortierte Felder und unsortierte Felder

• Ohne Index erfordert eine lineare Suche im ID-Feld (das sortiert ist und das Schlüsselfeld darstellt) etwa 500.000 Blockzugriffe.
• Bei einem Index reduziert eine binäre Suche im ID-Feld die Anzahl der Blockzugriffe auf etwa 20.
• Für das Feld „firstName“ (unsortiertes Feld ohne Schlüssel) erfordert die lineare Suche 1.000.000 Blockzugriffe.

Szene 2: Index

• Der Index für das Feld „firstName“ erstellt eine kleinere Tabelle mit einer Datensatzgröße von 54 Byte.
• Die Indextabelle erfordert ungefähr 277.778 Blöcke, während die Originaltabelle 1.000.000 Blöcke benötigt.
• Eine binäre Suche im Index erfordert 19 Blockzugriffe, und dann ist ein weiterer Blockzugriff erforderlich, um den tatsächlichen Datensatz abzurufen, also insgesamt 20 Blockzugriffe.

Wann werden Indizes verwendet?

Indizes können die Abfrageleistung für Felder verbessern, die häufig in Suchkriterien verwendet werden. Bei der Entscheidung, ob ein Feld indiziert werden soll, ist es jedoch wichtig, Folgendes zu berücksichtigen:

• Vermeiden Sie die Indizierung von Nur-Ausgabe-Feldern.
• Stellen Sie sicher, dass das indizierte Feld eine hohe Kardinalität aufweist, da eine niedrige Kardinalität die Wirksamkeit des Index zunichte machen kann.
• Berücksichtigen Sie die Einschränkungen der Dateisystemgröße, die sich aus einer Überindizierung ergeben können.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie kann die Datenbankindizierung die Abfrageleistung erheblich verbessern?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!