А Ковязин - Мир InterBase. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/FireBird/Yaffil
Как видно из описания синтаксиса, индекс может содержать не одно, а несколько полей. Такой индекс используется при часто выполняющихся запросах, которые содержат в условиях поиска или сортировки сочетание индексированных полей. Например, если у нас есть таблица, содержащая поля Фамилия, Имя, Отчество, то при запросе, использующем сортировку по ФИО, будет применен 1акой индекс. Вообще говоря, необязательно вводить условия на все 3 поля, применяемые в индексе, чтобы использовать его преимущества. Если мы желаем сортировать результат запроса, то индекс будет использован в случае, если первое поле в условии сортировки совпадает с первым полем в индексе, например наш индекс будет задействован в случае сортировки по Фамилии и Имени.
В документации для оптимизации выполнения запроса, содержащего в предложении WHERE соединение полей с условием OR рекомендуется, использовать не составной индекс, а несколько одинарных индексов на все поля, входящие в условие OR.
К вопросу о порядке сортировки индекса: как видно, он может быть либо возрастающим (ASQENDING]), либо убывающим (DESCENDING]). Зачем нужны разные порядки сортировки? Очевидно, для разных сортировок! Если мы желаем сортировать людей по фамилии в возрастающем порядке, то создаем возрастающий индекс (ASC), а если в убывающем (от Я до А) - то убывающий! А если хотим и то и другое, то необходимо создавать оба индекса.
Обеспечение ссылочной целостности с помощью индексов
В определении индекса имеется еще одна опция - UNIQUE. Если ее указать, то индекс позволит заносить в таблицу только уникальные значения. Фактически это служит основой для реализации уникальных ключей (UNIQUffi KEY). Уникальные ключи широко используются в базах данных. То есть РК - это уникальный ключ-индекс, но не всякий UK - это РК. Выше речь шла только о РК. Первичный ключ (Primary key) - самый распространенный вид уникального ключа. При создании первичного ключа на таблицу автоматически создается уникальный индекс, который получает имя, составленное из RDBSPRIMARYNNN, где NNN - последовательный уникальный в пределах базы данных номер. Таким образом, с помощью уникального индекса реализуются два из важнейших ограничений ссылочной целостности - уникальный ключ и первичный ключ. Очевидно, что понятие уникальности несовместимо с понятием неопределенного значения, т. е. другими словами, в полях, содержащихся в уникальных индексах, не должно быть значений типа NULL. Перед созданием уникального индекса на поле следует придать ему статус NOT NULL. Если индекс создается для уже существующих данных, то при создании будет проверено, не содержит ли индексированное поле повторяющихся значений. И если содержит, то в создании индекса будет отказано.
Помимо ограничений уникального и первичного ключа, механизм индексов лежит в основе реализации еще одного ограничения ссылочной целостности - внешнего ключа. Ограничение внешнего ключа накладывается на одно или несколько полей какой-либо таблицы и препятствует внесению в эти поля таких значений, которые не входят в первичный ключ другой, родительской таблицы. Для реализации внешнего ключа, т. е. для осуществления проверки того, существует ли значение в родительской таблице, автоматически создается особый индекс. Он имеет наименование RDB$FOREIGNNN, где NNN - последовательный у никальный в пределах базы данных номер.
Почему именно механизм индексов используется для реализации ограничений ссылочной целостности? Дело в том, что индексы в InterBase находятся в особом, привилегированном положении - говорят, что они выполняются вне контекста транзакций. Это очень важное свойство. О транзакциях мы поговорим позже, в посвященной им главе, а пока лишь скажем, что нахождение индексов вне транзакций означает, что все пользователи, одновременно работающие с данными в одной и той же таблице, вынуждены соблюдать ограничения ссылочной целостности.
Оптимизация производительности индексов
В названии этого раздела можно обнаружить некоторый парадокс - индексы, как говорилось выше, служат для того, чтобы ускорить выполнение запросов, и оказывается, что их самих надо тоже оптимизировать! Но что делать (такова жизнь) - кто-то должен заботиться и об индексах.
Что же случается с индексами? Почему они "теряют форму"? Нам придется еще раз сказать о том, что индексы реализованы в виде двоичного дерева И когда в таблицу добавляется (изменяется, удаляется - выберите по вкусу) новая запись, в дерево добавляется новая веточка. Причем веточки добавляются не в середину дерева, а на концах других веточек. Постепенно дерево становится все более "раскидистым" (также говорят - несбалансированным), а поиск по нему - все менее эффективным. Поправить положение может перестройка дерева или (в некоторых случаях) пересчет статистики. Периодически требуется пересоздавать индекс, чтобы восстанавливать его производительность. Пересоздание индекса происходит в следующих случаях:
* При перестройке индекса с помощью команды ALTER INDEX.
* При удалении и повторном создании индекса командами DROP INDEX и CREATE INDEX.
* При резервном копировании и восстановлении из резервной копии с использованием инструмента gbak.
Также можно использовать пересчет статистики. Но надо понимать, что это действие не изменяет состояние индекса, а просто сообщает оптимизатору точные данные о его состоянии, что позволяет правильно использовать этот индекс. Другими словами, пересчет статистики - это не "лечение" индекса, а только точная диагностика его состояния.
Рассмотрим подробнее все эти способы оптимизации индексов.
Использование команды ALTER INDEX имеет следующий формат:
ALTER INDEX name {ACTIVE | INACTIVE};
Здесь name - имя индекса, a ACTIVE и INACTIVE - два состояния индекса, в которые его можно перевести при помощи команды ALTER INDEX. Параметр ACTIVE означает, что индекс активен и может применяться во всех запросах и процедурах. Установка индекса в INACTIVE (неактивен) приводит к отключению его использования. Для перестройки дерева надо последовательно выполнить две команды:
ALTER INDEX name INACTIVE;
ALTER INDEX name ACTIVE;
При этом индекс будет перестроен. Использование ALTER INDEX имеет ряд ограничений: с его помощью нельзя перестроить индексы, используемые в первичных, уникальных и внешних ключах; нельзя перестроить индекс, если он используется в данный момент каким-либо запросом; а также для изменения индекса необходимо иметь права администратора (SYSDBA) или быть создателем данного индекса.
Пересоздание индекса с помощью команд DROP INDEX и CREATE INDEX приводит к полному удалению индекса из базы данных, а затем к его созданию с чистого листа. Синтаксис команды DROP INDEX очевиден:
DROP INDEX имя_индекса;
После удаления необходимо создать индекс с тем же именем и параметрами с помощью команды CREATE INDEX, синтаксис которой мы уже рассматривали.
У способа перестройки индекса путем его полного пересоздания есть ограничения, аналогичные ограничениям на использование ALTER INDEX.
Третий способ перестройки индекса основан на свойстве резервных копий баз данных InterBase, которые создаются с помощью утилиты gbak. Дело в том, что при резервном копировании данные, входящие в индекс, не сохраняются в резервной копии, а хранится только определение индекса. При восстановлении из резервной копии индекс создается заново. Подробнее о резервном копировании см. главу "Резервное копирование и восстановление из резервной копии" (ч. 4).
Четвертый способ улучшить производительность индекса - это собрать статистику по индексам с помощью команды SET STATISTICS Статистика таблицы - это величина в пределах от 0 до 1, значение которой зависит от числа различных (неодинаковых) записей в таблице. Оптимизатор InterBase использует статистику для определения эффективности применения того или иного индекса в запросе Когда число записей в таблице может сильно изменяться (например, при большом количестве вставок или удалений), то пересчет статистики может значительно улучшить производительность.
Команда пересчета статистики следующая:
SET STATISTICS INDEX name;
Здесь name - имя индекса, для которого пересчитывается статистика.
Пересчет статистики не перестраивает индекс и потому свободен от большинства ограничений, накладываемых на описанные выше способы улучшения производительности, за исключением того, что пересчитывать статистику может либо создатель индекса, либо системный администратор (пользователь с именем SYSDBA). Правильная статистика дает оптимизатору возможность принять верное решение об использовании или неиспользовании какого-либо индекса.
Мы рассмотрели несколько способов улучшить производительность индексов. С помощью команд ALTER INDEX и DROP/CREATE INDEX можно перестраивать любые индексы, за исключением системных, создаваемых автоматически индексов, служащих для поддержания ссылочной целостности. Чтобы перестроить эти индексы, необходимо воспользоваться командами изменения и создания таблиц - ALTER TABLE и CREATE TABLE, так как эти индексы являются неотъемлемой частью табличных ключей.
