SQLServer存储引擎——06.索引的遍历与维护

1、遍历

　　索引树的每一个节点都是一个页面。

　　索引树有三种类型的节点：根节点、中间节点、叶子节点。

　　(1) 根节点与中间节点同样，只包含下一层节点的入口值与入口指针，它们称为索引节点；

　　(2) 叶子节点包含要遍历的数据，对汇集索引而言数据就是表中数据行，对非汇集索引数据是指索引列值和行书签。

 

　　索引的遍历老是从根节点开始，即先根遍历，分为两种：索引扫描和索引查找。

　　(1) 索引扫描，是指从索引树的根节点开始，对叶子节点逐个扫描，直至命中全部知足查找条件的数据；

　　(2) 索引查找，是指从索引树的根节点开始，按查找值在索引节点中根据路由信息跳转，直至叶子节点以命中数据。

　　B+树的深度一般小于等于3，计算以下：

　　以汇集索引为例，简单计算以下：10个INT列宽度总和为40B，假设汇集索引树每一层为二叉，共三层，即2^0+2^1+2^2=1*(1-2^3)/(1-2)=7个页面，4个叶子节点，每一个页面8060K可存储8060000/40=201500行，乘以4=806000行，若是是三叉、四叉，那么三层可存储上千万至亿行的数据，固然在数据量达到这个等级时，一般咱们会选择表分区，那么B树深度就更不会突破三层了。

　　因此索引查找的效率是很高的，在查询中应该努力构造索引查找，避免索引扫描。

 

2、插入

　　2.一、页空间充足

　　在已存在数据的表上，建立或重建索引时，可指定填充因子，即在索引树的每一个节点上预留必定的空间，供表中后续增长的数据使用。但若是在建立表的时候就建立了索引，并指定了填充因子，这时的填充因子是无用的，数据库系统不会刻意去保留页面的空间。

　　索引页面有剩余空间的状况以下图：

　　参考上图，此时向索引树中插入一条索引键值为31的记录，步骤以下：

　　（1）执行索引键值=31的查找操做，肯定该新记录应该插入到叶子节点L2中。

　　（2）检查L2上是否有足够的空间来存放当前记录，这里假设有足够的空间；

　　（3）将记录45向后移动，插入索引键值为31的新记录。插入以后，十、30、3一、45仍是顺序的，以下图：

　　2.二、页空间不足

　　参考上图，此时再插入一条索引键值为32的记录，步骤以下：

　　（1）执行索引键值=32的查找操做，肯定该新记录应该插入到叶子节点L2中；

　　（2）检查L2上是否有足够的空间来存放当前记录，这时发现没有足够的页空间，此时须要进行页面分裂；

　　（3）向数据库系统申请一个新的页面L4，将L2的一半数据移到L4中，并从新连接叶子的左右节点，以下图：

　　（4）此时，上层节点也须要生成一个新的叶子节点的指针。这里的上层节点即根节点，若是上层节点没有剩余空间的话，一样也须要进行分裂，这里有剩余空间，以下图：

                        

　　（5）由于当前记录的键值范围位于页分裂的后一半中，将索引键值为32的新记录插入到L4中，若是键值范围位于前一半，则插入到L2中。若是L4的空间不够存放键值为32的新记录，则L4会继续进行页分裂，这里假设空间足够，插入结束，以下图：

3、删除

　　3.一、删除叶子节点中的记录

　　参考上图5，删除索引键值为32的记录，步骤以下：

　　（1）执行索引键值=32的查找操做，肯定该记录在L4中；

　　（2）将索引键值=32的记录标记为虚影，但并不当即释放空间，虚影记录可用于事务回滚、多版本等；

　　（3）若是此时L4上的虚影记录空间被申请使用，虚影记录就会被擦除；

　　（4）若是数据页面最后一条记录也被删除，数据页面会被回收；

 

　　3.二、删除非叶子节点中的记录

　　（1）索引节点中的指针被删除时并非虚影记录，但一样也不释放空间，直到有新的指针插入时，才会进行空间压缩；

　　（2）堆表中数据行被删除后，页空间不会被回收，即便是空闲分页也仍是标识为分配状态，没法被其余对象使用；

 

　　注：从理论上讲，在兄弟节点页面空闲空间都小于50%时，应该将兄弟节点合并，即分裂的逆操做，但这样可能带来的后果是更频繁的页面合并、分裂，成本更大，因此在数据库系统中一般不进行页面合并操做，除非rebuild/reorganize索引。

 

4、更新

　　4.一、覆盖更新

　　若是更新操做可以在页内进行原位键值替换，那么就进行覆盖更新。

　　4.二、非覆盖更新

　　没法进行覆盖更新时，更新操做被分解为删除和插入操做。

 

　　若是非覆盖更新过程当中，新的记录比较长，则会在页面分裂的过程当中会带来数据行的移动：

　　（1）汇集索引的移动对非汇集索引没有影响，由于非汇集索引中存储的是汇集索引的键值，分裂并不会改变键值；

　　（2）堆表中的数据页分裂，会在原记录处留下一个前转指针，以告诉非汇集索引去哪里找新的记录；

　　因此数据行的移动对非汇集索引都不会带来维护的成本，非汇集索引的维护成原本自书签的变化：

　　（1）汇集索引的键值发生变化或被删除；

　　（2）堆表中的数据行被删除。

 

 

--------------------------------------------------------------------------------------　　原文转自：http://qianzhang.blog.51cto.com/317608/1217346--------------------------------------------------------------------------------------