4.3 índices, reorganización y reconstrucción
El índice de una base de datos es una estructura alternativa de los datos en una tabla. El propósito de los índices es acelerar el acceso a los datos mediante operaciones físicas más rápidas y efectivas. En pocas palabras, se mejoran las operaciones gracias a un aumento de la velocidad, permitiendo un rápido acceso a los registros de una tabla en una base de datos. Al aumentar drásticamente la velocidad de acceso, se suelen usar sobre aquellos campos sobre los cuáles se hacen búsquedas frecuentes.
Tipos de Índices
Resumen de Índices
Si una tabla de montón organizado no tiene índices, entonces la base de datos debe realizar un escaneo completo de tabla para encontrar un valor. Por ejemplo, sin un índice, una consulta de ubicación 2700 en la tabla hr.departments requiere la base de datos para buscar todas las filas de cada bloque de la tabla para este valor. Este enfoque no escala bien como datos de aumento de volúmenes.
Por analogía, supongamos que un gerente de Recursos Humanos tiene un estante de cajas de cartón. Las carpetas que contienen información de los empleados se
insertan aleatoriamente en las cajas. La carpeta de empleado Whalen (ID 200) es de 10 carpetas desde el fondo de la caja 1, mientras que la carpeta para el rey (ID 100) se encuentra en la parte inferior del cuadro 3. Para localizar una carpeta, el gestor busca en cada carpeta en la casilla 1 de abajo hacia arriba, y luego se mueve de una casilla a otra hasta que se encuentra la carpeta. Para acelerar el acceso, el administrador puede crear un índice que enumera de forma secuencial todos los ID de empleado con su ubicación de la carpeta:
ID 100: Box 3, position 1 (bottom)
ID 101: Box 7, position 8
ID 200: Box 1, position 10
Del mismo modo, el administrador podría crear índices separados para los últimos nombres de los empleados, los ID de departamento, y así sucesivamente. En general, considerar la creación de un índice en una columna en cualquiera de las siguientes situaciones:
· Las columnas indizadas se consultan con frecuencia y devuelven un pequeño porcentaje del número total de filas en la tabla.
· Existe una restricción de integridad referencial en la columna o columnas indexadas. El índice es un medio para evitar un bloqueo de tabla completa que de otro modo se requeriría si se actualiza la clave principal de la tabla principal, se funden en la tabla principal, o eliminar de la tabla primaria.
· Una restricción de clave única se coloca sobre la mesa y desea especificar manualmente el índice de todas las opciones sobre índices.
Características de Indexación
Los índices son objetos de esquema que son lógica y físicamente independiente de los datos de los objetos con los que están asociados. Por lo tanto, un índice se puede quitar o creado sin afectar físicamente a la tabla para el índice.
Nota: Si se le cae un índice, las aplicaciones siguen funcionando. Sin embargo, el acceso de los datos previamente indexado puede ser más lento.
La ausencia o presencia de un índice no requiere un cambio en el texto de cualquier sentencia SQL. Un índice es una ruta de acceso rápido a una sola fila de datos. Sólo afecta a la velocidad de ejecución. Dado un valor de datos que se ha
indexado, el índice apunta directamente a la ubicación de las filas que contienen ese valor.
La base de datos mantiene automáticamente y utiliza los índices después de su creación. La base de datos también refleja automáticamente los cambios en los datos, como agregar, actualizar y eliminar filas, en todos los índices pertinentes sin acciones adicionales requeridas por los usuarios. Rendimiento de recuperación de datos indexados permanece casi constante, incluso cuando se insertan filas. Sin embargo, la presencia de muchos índices en una tabla degrada el rendimiento DML porque la base de datos también debe actualizar los índices.
Los índices tienen las siguientes propiedades:
· Facilidad de Uso
Los índices son utilizables (por defecto) o inutilizable. Un índice inutilizables no se mantiene por las operaciones DML y es ignorado por el optimizador. Un índice inutilizable puede mejorar el rendimiento de las cargas a granel. En lugar de dejar un índice y luego volverlo a crear, puede hacer que el índice inservible y luego reconstruirlo. Índices inutilizables y las particiones de índice no consumen espacio. Cuando usted hace un índice utilizable no utilizable, la base de datos cae su segmento de índice.
· Visibilidad
Los índices son visibles (por defecto) o invisible. Un índice invisible se mantiene por las operaciones DML y no se utiliza de forma predeterminada por el optimizador. Cómo hacer una invisible índice es una alternativa a lo que es inutilizable o se caiga. Índices invisibles son especialmente útiles para probar la eliminación de un índice antes de dejarlo caer o mediante índices temporalmente sin afectar a la aplicación general.
Guía del Administrador para Aprender a Manejar los Índices
· Base de datos Oracle Performance Tuning Guide para aprender cómo ajustar los índices
Teclas y Columnas
Una clave es un conjunto de columnas o expresiones en las que se puede construir un índice. Aunque los términos se usan indistintamente, los índices y las claves son diferentes. Los índices son estructuras almacenados en la base de datos que los usuarios a administrar el uso de sentencias de SQL. Las claves son estrictamente un concepto lógico.
La siguiente sentencia crea un índice en la columna customer_id de la muestra oe.orders tabla:
CREATE INDEX ord_customer_ix ON orders (customer_id);
En la declaración anterior, la columna customer_id es la clave de índice. El índice en sí se llama ord_customer_ix.
Índices Compuestos
Un índice compuesto, también llamado índice concatenado, es un índice de varias columnas de una tabla. Las columnas de un índice compuesto que deben aparecer en el orden que tenga más sentido para las consultas que recuperar datos y no necesita ser adyacente en la tabla.
Los índices compuestos pueden acelerar la recuperación de datos para las instrucciones SELECT en la que el DONDE referencias cláusula totalidad o la parte principal de las columnas en el índice compuesto. Por lo tanto, el orden de las columnas utilizadas en la definición es importante. En general, las columnas de acceso más común van primero.
Por ejemplo, supongamos que una aplicación realiza consultas frecuentes a apellidos, job_id, y columnas de salario en la tabla empleados. También asumir que last_name tiene alta cardinalidad, lo que significa que el número de valores distintos que es grande en comparación con el número de filas de la tabla. Se crea un índice con el siguiente orden de las columnas:
CREATE INDEX employees_ix
ON employees (last_name, job_id, salary);
Las consultas que acceden a las tres columnas, sólo la columna last_name, o sólo el last_name y columnas job_id utilizan este índice. En este ejemplo, las consultas que no tienen acceso a la columna last_name no utilizan el índice.
Nota: En algunos casos, tales como cuando la columna principal tiene muy baja cardinalidad, la base de datos puede utilizar una búsqueda selectiva de este índice.
Múltiples índices pueden existir para la misma mesa, siempre y cuando la permutación de columnas difiere para cada índice. Puede crear varios índices que utilizan las mismas columnas si se especifica claramente diferentes permutaciones de las columnas. Por ejemplo, las siguientes sentencias SQL especifican permutaciones válidas:
Índices Únicos y no Únicos
Los índices pueden ser únicos o no únicos. Índices únicos garantizar que no hay dos filas de una tabla tienen valores duplicados en la columna de clave o columna. Por ejemplo, dos empleados no pueden tener el mismo ID de empleado. Por lo tanto, en un índice único, existe una ROWID para cada valor de datos. Los datos de los bloques de hojas se ordenan sólo por clave.
Índices no únicas permiten valores duplicados en la columna o columnas indexadas. Por ejemplo, la columna 'nombre de la tabla de empleados puede contener varios valores Mike. Para un índice no único, el ROWID se incluye en la clave de forma ordenada, por lo que los índices no únicos se ordenan por la clave de índice y ROWID (ascendente).
Oracle Database no filas de la tabla de índice en el que todas las columnas clave son nulas, a excepción de los índices de mapa de bits o cuando el valor de la columna clave de clúster es nulo.
Tipos de Índices
Base de Datos Oracle ofrece varias combinaciones de indexación, que proporcionan una funcionalidad complementaria sobre el rendimiento. Los índices se pueden clasificar de la siguiente manera:
· Los Índices de Árbol B
Estos índices son el tipo de índice estándar. Son excelentes para la clave principal y los índices altamente selectivos. Utilizado como índices concatenados, B-tree índice pueden recuperar los datos ordenados por las columnas de índice. Índices B-tree tienen los siguientes subtipos:
· Índice de Tablas Organizadas
Una tabla de índice-organizada difiere de un montón-organizado porque los datos es en sí mismo el índice.
En este tipo de índice, los bytes de la clave de índice se invierten, por ejemplo, 103 se almacena como 301. La inversión de bytes extiende inserta en el índice durante muchos bloques.
· Índices Descendentes
Este tipo de índice almacena los datos en una columna o columnas de concreto en orden descendente.
· Índices B-Tree de Racimo
Este tipo de índice se utiliza para indexar una clave de clúster tabla. En lugar de apuntar a una fila, los puntos clave para el bloque que contiene filas relacionadas con la clave de clúster.
· Mapa de Bits y los Índices Bitmap Join
En un índice de mapa de bits, una entrada de índice utiliza un mapa de bits para que apunte a varias filas. En cambio, los puntos de entrada de un índice B-tree en una sola fila. Un índice de combinación de mapa de bits es un índice de mapa de bits para la unión de dos o más tablas. Consulte "Indicadores de mapa de bits".
· Índices Basados en Funciones
Este tipo de índice incluye columnas que, o bien se transforman por una función, tales como la función UPPER, o incluidos en una expresión. Índices B-tree o mapa de bits puede ser basado en las funciones.
· Índices de Dominio de Aplicación
Este tipo de índice se crea por un usuario para los datos en un dominio específico de la aplicación. El índice físico no tiene que utilizar una estructura de índice tradicional y se puede almacenar ya sea en la base de datos Oracle como tablas o externamente como un archivo. Consulte "Indicadores de dominio de aplicación".
· Índices B-Tree
Árboles B, abreviatura de árboles balanceados, son el tipo más común de índice de base de datos. Un índice B-tree es una lista ordenada de valores dividida en rangos. Mediante la asociación de una tecla con una fila o rango de filas, los árboles B proporcionan un excelente rendimiento de la recuperación para una amplia gama de consultas, incluyendo coincidencia exacta y búsquedas por rango. La figura 3-1 ilustra la estructura de un índice B-tree. El ejemplo muestra un índice en la columna department_id, que es una columna de clave externa en la tabla empleados.
Reorganización de Índices.
Un factor clave para conseguir una E/S de disco mínima para todas las consultas de bases de datos es asegurarse de que se creen y se mantengan buenos índices. Una vez creados los índices, se debe procurar mantenerlos para asegurarse que sigan trabajando en forma óptima. A medida que se agregan, modifican o borran datos se produce fragmentación. Esta fragmentación puede ser buena o mala para el rendimiento del sistema, dependiendo de las necesidades del trabajo de la base de datos.
Fragmentación de los Índices
La fragmentación es consecuencia de los procesos de modificación de los datos (instrucciones INSERT, UPDATE y DELETE) efectuados en la tabla y en los índices definidos en la tabla. Como dichas modificaciones no suelen estar distribuidas de forma equilibrada entre las filas de la tabla y los índices, el llenado de cada página puede variar con el paso del tiempo. Para las consultas que recorren parcial o totalmente los índices de una tabla, este tipo de fragmentación puede producir lecturas de páginas adicionales. Esto impide el recorrido paralelo de los datos. Existen dos tipos de fragmentación:
Interna: Fragmentación dentro de páginas individuales de datos e índices con espacios libres que generan la necesidad de más operaciones de E/S y más memoria para su lectura. Este hecho disminuye el rendimiento en ambientes de lectura, pero en algunos casos puede beneficiar las inserciones, que no requieren una división de páginas con tanta frecuencia.
Externa: Cuando el orden lógico de las páginas no es correcto, porque las páginas no son contiguas. El acceso a los datos es mucho más lento por la necesidad de búsqueda de los datos.
La fragmentación de índices se puede reparar reorganizando un índice o reconstruyéndolo. Para los índices fraccionados que fueron construidos en una estructura partida se puede usar cualquiera de estos métodos o bien en un índice completo o bien en un único fragmento del índice.
Detección de Fragmentación
El primer paso para decidir qué método de desfragmentación se va a utilizar consiste en analizar el índice para determinar el nivel de fragmentación. Si se usa la función del sistema sys.dm_db_index_physical_stats, se puede detectar la fragmentación de los índices de la base de datos thuban-homologada.
SELECT DISTINCT
A.INDEX_ID 'IDIndice';
sys.TABLES.name 'Tabla', b.name 'Indice',
avg_fragmentation_in_percentr '% Fragmentación', fragment_count 'Cantidad de Fragmentos',
avg_fragment_size_in_pages 'Promedio de fragmentos por página', FROM
sys.dm_db_index_physical_stats ( DB_ID ()N'thuban-himologada'), OBJECT_ID (N'dbo.*'),
NULL, NULL,
NULL) AS a JOIN sys.indexes AS b ON a.object_id = b.object_id AND a.index_id = b.index_id,
sys.TABLES WHERE
ORDER BY
avg_fragmentation_in_percent DESC
La grilla de resultados emitida por la anterior sentencia incluye las siguientes columnas:
Columna | Descripción |
Id Índice | El número de índice dentro de la tabla. |
Tabla | Nombre de la tabla a la que corresponde el índice. |
Índice | Nombre del índice. |
% Fragmentación | El porcentaje de fragmentación lógica (páginas del índice fuera de orden). |
Cantidad de fragmentos | La cantidad de fragmentos (páginas físicas consecutivas) en el índice. |
Promedio de páginas por fragmentos | Promedio de número de páginas en un fragment del índice. |
Una vez que se toma conciencia del nivel de fragmentación, se debe utilizar la tabla a continuación para determinar el mejor método para su corrección.
% Fragmentación | Sentencia correctiva |
> 5% and < = 30% | ALTER INDEX REORGANIZE |
> 30% | ALTER INDEX REBUILD WITH (ONLINE = ON)* |
La reconstrucción del índice puede ejecutarse tanto en línea como fuera de línea. La reorganización de los índices debe ejecutarse siempre en línea. Para adquirir una disponibilidad similar a la de la opción de reorganización, los índices deben ser reconstruidos en línea.
Estos valores proveen una estricta guía para determinar el punto en el que se debe cambiar de ALTER INDEX REORGANIZE a ALTER INDEX REBUILD.
Los niveles muy bajos de fragmentación (menores que el 5 por ciento) no deben ser corregidos por ninguno de estos comandos porque el beneficio de la remoción de una cantidad tan pequeña de fragmentación es casi siempre superado ampliamente por el costo de reorganización o reconstrucción de índices.
Reorganización de Índices
Para reorganizar uno o más índices se debe usar la sentencia ALTER INDEX con la cláusula REORGANIZE. Por ejemplo:
ALTER INDEX PK_LOGS ON THUBAN_LOGS REORGANIZE
El proceso de reorganización de índices se realiza siempre en línea y el consumo de recursos es bajo por lo que no mantiene bloqueos por mucho tiempo.
Reconstrucción de Índices
Es importante periódicamente examinar y determinar qué índices son susceptibles de ser reconstruidos. Cuando un índice está descompensado puede ser porque algunas partes de éste han sido accedidas con mayor frecuencia que otras. Como resultado de este suceso podemos obtener problemas de contención de disco o cuellos de botella en el sistema. Normalmente reconstruimos un índice con el comando ALTER INDEX.
Es importante tener actualizadas las estadísticas de la base de datos. Para saber si las estadísticas se están lanzando correctamente podemos hacer una consulta sobre la tabla dba_indexes y ver el campo last_analyzed para observar cuando se ejecutaron sobre ese índice las estadísticas.
Blevel (branch level) es parte del formato del B-tree del índice e indica el número de veces que Oracle ha tenido que reducir la búsqueda en ese índice. Si este valor está por encima de 4 el índice deberá de ser reconstruido.
ALTER INDEX <index_name> REBUILD;
Para reconstruir una partición de un índice podríamos hacer los siguiente: ALTER INDEX <index_name> REBUILD PARTITION <nb_partition>
NOLOGGING;
Nota: En algunos casos cuando alguno de los índices tiene algún tipo de corrupción no es posible reconstruirlo. La solución en este caso es borrar el índice y recrearlo.
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