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商业数据库 - oracle - 索引

article 2024/11/9 5:01:23

在Oracle数据库中，索引的存放位置以及分区索引的特性是数据库性能优化的关键方面。

一、索引的存放位置

索引在Oracle数据库中是一个独立于表的对象，用于加速数据的检索。索引通常存放在与表不同的磁盘空间上，以确保数据的快速访问。具体来说，索引的存放位置由数据库管理员在创建索引时指定，可以放在同一个表空间或不同的表空间中。索引的存放位置对于数据库的性能和可管理性具有重要影响，因此需要根据实际情况进行合理规划。

二、分区索引的存放与特性

分区索引是与分区表相关联的索引，用于加速对分区表的查询。根据索引与分区表的关系，分区索引可以分为局部索引（Local Index）和全局索引（Global Index）两种类型。

局部索引（Local Index）
- 存放位置：局部索引的存放位置依赖于父表的分区信息。每个分区表的分区都会有一个对应的局部索引分区，这些局部索引分区通常存放在与表分区相同的表空间或不同的表空间中，但必须在同一个数据库实例中。
- 特性：局部索引只包含与特定分区相关的索引条目，因此它的规模相对较小，且可以随着表分区的增加而动态扩展。局部索引的查询性能通常优于全局索引，因为它只需要访问与查询条件相关的分区索引。
全局索引（Global Index）
- 存放位置：全局索引的存放位置与分区表没有直接的依赖关系，可以存放在任何表空间或数据库中。然而，为了优化性能，通常建议将全局索引存放在与表分区相同的表空间或附近的磁盘上。
- 特性：全局索引包含整个分区表的所有索引条目，无论这些条目属于哪个分区。因此，全局索引的规模较大，但可以在整个分区表上提供一致的查询性能。然而，当分区表发生分区删除或合并等操作时，全局索引需要更新以反映这些变化。

三、分区索引的管理与优化

无论是局部索引还是全局索引，都需要进行定期的管理和优化以确保其性能和可用性。以下是一些常见的分区索引管理和优化策略：

重建索引：随着数据的增加和删除，索引可能会变得碎片化并影响性能。定期重建索引可以恢复其性能并减少存储空间的使用。
压缩索引：使用Oracle的索引压缩功能可以减少索引的大小并提高查询性能。压缩索引可以去除重复的索引条目并减少存储空间的使用。
监控索引性能：使用Oracle的性能监控工具（如AWR、ASH和STATSPACK）来监控索引的性能和使用情况。这有助于识别性能瓶颈并进行相应的优化。

综上所述，索引在Oracle数据库中的存放位置以及分区索引的特性对于数据库的性能和可管理性具有重要影响。了解这些概念和策略有助于优化数据库的性能并满足业务需求。

在Oracle数据库中，可以通过在创建索引时指定TABLESPACE子句来明确索引的存放地址。以下是具体的操作步骤和注意事项：

一、操作步骤

确定表空间：
在创建索引之前，需要确定要将索引存放在哪个表空间中。表空间是Oracle数据库中用于存储数据的逻辑单位，通常由一个或多个数据文件组成。
创建索引并指定表空间：
使用CREATE INDEX语句创建索引，并在语句中通过TABLESPACE子句指定索引的存放表空间。

示例如下：
```
CREATE INDEX index_name ON table_name(column_name) TABLESPACE tablespace_name;
```
其中，index_name是索引的名称，table_name是表的名称，column_name是要创建索引的列名，tablespace_name是指定的表空间名称。

二、注意事项

表空间存在性：
在指定表空间时，需要确保该表空间已经存在，并且数据库用户具有在该表空间中创建对象的权限。
表空间容量：
需要关注指定表空间的剩余容量，以确保索引的创建不会因表空间不足而失败。
性能考虑：
将索引存放在不同的表空间中可以提高数据库的I/O性能，因为Oracle支持并行读取不同硬盘上的数据。因此，可以根据实际需求将索引和表分别存放在不同的表空间中，以实现性能优化。
权限要求：
创建索引的用户需要具有在指定表空间中创建对象的权限。如果权限不足，可能会导致索引创建失败。
分区索引：
对于分区表，可以创建分区索引。分区索引的存放位置也可以通过TABLESPACE子句来指定。但需要注意的是，分区索引的创建和管理相对复杂，需要根据实际需求进行规划。

三、示例

假设有一个名为employees的表，需要在last_name列上创建索引，并指定索引存放在名为indx_ts的表空间中，可以使用以下SQL语句：

sql复制代码CREATE INDEX idx_employees_last_name ON employees(last_name) TABLESPACE indx_ts;

执行上述语句后，Oracle将在indx_ts表空间中创建名为idx_employees_last_name的索引。

综上所述，通过指定TABLESPACE子句，可以方便地控制Oracle索引的存放地址，从而优化数据库的存储和查询性能。

唯一索引

非唯一索引

反向键索引

函数索引

位图索引

反向键索引

Oracle反向键索引（Reverse Key Index）是一种特殊的B-Tree索引，它在创建索引时对索引列的键值进行字节反转。以下是对Oracle反向键索引的详细讲解：

一、定义与原理

反向键索引在物理上反转每个索引键的字节，但保持列的顺序不变。例如，对于数字12345，在普通的B-Tree索引中，该值会按照其原始的字节顺序存储，而在反向键索引中，该值会被反转为54321后再进行存储。这种反转操作是在索引创建时由Oracle数据库自动完成的。

二、主要目的与优势

反向键索引的主要目的是为了解决在多实例环境（如Oracle RAC）中由于索引键值顺序插入导致的索引块争用问题。通过反转索引键的字节，反向键索引能够更均匀地分布索引键值，从而减少了热点块的出现，提高了系统的整体性能。

具体来说，反向键索引的优势包括：

降低索引叶子块的争用：由于索引键值被反转，原本顺序插入的数据在索引中会变得更加分散，从而减少了索引叶子块的争用，提高了并发性能。
避免索引分裂：在高并发环境下，如果索引列的值递增（如日期或自增ID），新数据的插入可能会导致索引块的分裂。通过反向键索引，可以避免这种索引分裂，减少了磁盘I/O和维护成本。

三、适用场景与限制

反向键索引通常适用于以下场景：

热点数据分布：当数据插入时，如果主键或索引列的值分布不均匀，导致某些数据块频繁访问，而其他数据块很少被访问，这会引发热点问题。反向键索引可以平衡这种访问负载。
避免索引分裂：如前所述，反向键索引可以避免由于顺序插入导致的索引分裂问题。

然而，反向键索引也存在一些限制和缺点：

查询性能影响：由于索引列的值已经反转，查询时需要对查询条件进行反转操作，这可能会导致查询效率降低。特别是在进行范围查询（如BETWEEN、>、<等）时，反向键索引可能无法有效地利用索引，从而导致全表扫描，降低查询性能。
索引大小增加：由于索引键的反转操作，反向键索引可能会比普通的B-Tree索引占用更多的存储空间。

四、创建语法与示例

在Oracle数据库中，可以使用以下语法创建反向键索引：

sql复制代码CREATE INDEX 索引名称 ON 表名(列名) REVERSE;

例如，假设有一个名为tiger.test的表，其中有一个名为test_name的列，可以为该列创建一个反向键索引：

sql复制代码CREATE INDEX idx_rev ON tiger.test(test_name) REVERSE;

五、总结

Oracle反向键索引是一种特殊的B-Tree索引，它通过反转索引键的字节来解决索引块争用和索引分裂问题。虽然反向键索引在某些场景下可以提高系统性能，但它并不适用于所有情况。在使用反向键索引时，需要仔细评估查询性能的影响，并权衡利弊。同时，也需要注意反向键索引可能带来的存储空间增加等问题。

位图连接索引

Oracle的位图连接索引（Bitmap Join Indexes）是一种特殊的索引类型，它建立在两个或更多表的连接之上，用于改进连接维度表和事实表的查询性能。以下是对Oracle位图连接索引的详细讲解：

一、定义与原理

位图连接索引是针对两个或更多表之间的连接操作而设计的。对于表列中的每个值，索引存储被索引表中的相应行的ROWID。与标准位图索引不同，标准位图索引是建立在一个表上的，而位图连接索引则涉及多个表。在位图连接索引中，事实表和维度表的ROWID会提前进行映射，从而省去了连接时的开销。

二、适用场景

位图连接索引特别适用于数据仓库环境，其中经常需要对大型表和复杂连接操作进行查询。通过使用位图连接索引，可以显著提高查询性能，特别是在处理包含大量重复值的列时。

三、创建条件与限制

只可以索引维度表中的列：位图连接索引通常用于索引维度表中的列，这些列通常用于连接事实表和维度表。
连接列的限制：用于连接的列必须是维度表中的主键或唯一约束。如果主键是复合主键，那么必须使用连接中的每一列。
不支持索引组织表：不可以对索引组织表创建位图连接索引，并且适用于常规位图索引的限制也适用于位图连接索引。

四、创建语法与示例

在Oracle数据库中，可以使用以下语法创建位图连接索引：

sql复制代码CREATE BITMAP INDEX index_name ON fact_table(dimension_column)  FROM fact_table, dimension_table  WHERE fact_table.join_column = dimension_table.join_column;

其中，index_name是索引的名称，fact_table是事实表的名称，dimension_column是维度表中的列名，dimension_table是维度表的名称，join_column是用于连接的列名。

例如，假设有一个名为fact_sales的事实表和一个名为dim_product的维度表，它们之间通过product_id列进行连接。可以为这两个表创建一个位图连接索引：

sql复制代码CREATE BITMAP INDEX idx_fact_dim_product ON fact_sales(dim_product.product_name)  FROM fact_sales, dim_product  WHERE fact_sales.product_id = dim_product.product_id;

在这个示例中，idx_fact_dim_product是索引的名称，fact_sales是事实表的名称，dim_product.product_name是维度表中的列名（注意这里使用的是维度表中的列作为索引键），dim_product是维度表的名称，product_id是用于连接的列名。

五、性能优化与注意事项

压缩ROWID：通过压缩位图连接索引中的ROWID可以进一步改进性能，并减少访问数据所需的I/O数量。
查询优化：当用户在一次查询中结合查询事实表和维度表时，如果使用了位图连接索引，就不需要执行连接操作，因为索引中已经包含了可用的连接结果。
避免频繁DML操作：虽然位图连接索引可以提高查询性能，但它对DML（数据操作语言）操作（如INSERT、UPDATE、DELETE）的性能影响需要谨慎考虑。频繁的DML操作可能会导致位图连接索引的维护成本增加，从而降低整体性能。