Одним из структурных элементов физической памяти, присутствующим в большинстве реляционных СУБД, является индекс. Индекс – это средство, обеспечивающее быстрый доступ к строкам таблицы на основе значений одного или нескольких столбцов. На рисунке 20 изображена таблица STAFF и два созданных для нее индекса. Один из индексов обеспечивает доступ к таблице на основе столбца LNAME. Другой обеспечивает доступ на основе первичного ключа таблицы (SNO).
СУБД пользуется индексом так же, как читатели пользуетесь предметным указателем книги. В индексе хранятся значения данных и указатели на строки, где эти данные встречаются. Данные в индексе располагаются в отсортированном по убыванию или возрастанию порядке, чтобы СУБД могла быстро найти требуемое значение. Затем по указателю СУБД может быстро локализовать строку, содержащую искомое значение.
Рисунок 20 Индексы таблицы БД
Наличие или отсутствие индекса совершенно незаметно для пользователя, обращающегося к таблице. Рассмотрим, например, такую инструкцию SELECT:
select tel_no, address
from staff
where lname = ‘Комаров’;
В инструкции ничего не говорится о том, имеется ли индекс для столбца LNAME или нет, и СУБД выполнит запрос в любом случае.
Если бы индекса для столбца LNAME не существовало, то СУБД была бы вынуждена выполнять запрос путем последовательного “сканирования” таблицы STAFF, строка за строкой, просматривая в каждой строке столбец LNAME. Для получения гарантии того, что она нашла все строки, удовлетворяющие условию отбора, СУБД должна просмотреть каждую строку таблицы. Если таблица имеет сотни тысячи строк, то ее просмотр может занять достаточно много времени.
Если для столбца LNAME имеется индекс, СУБД находит требуемые данные с гораздо меньшими усилиями. Она просматривает индекс, чтобы найти требуемое значение, а затем с помощью указателя находит требуемую строку (строки) таблицы. Поиск в индексе осуществляется достаточно быстро, так как индекс отсортирован (сортировка “строковых” столбцов осуществляется в лексикографическом порядке) и его строки достаточно коротки. Переход от индекса к строке (строкам) также происходит довольно быстро, поскольку в индексе содержится информация о том, где на диске располагается эта строка (строки).
Как видно из этого примера, индекс имеет то преимущество, что он в огромной степени ускоряет выполнение инструкций с условиями отбора, имеющими ссылки на индексный столбец (столбцы). К недостаткам индекса относится то, что, во – первых, он занимает на диске дополнительную память и, во – вторых, индекс необходимо .обновлять каждый раз, когда в таблицу добавляется строка или обновляется индексный столбец таблицы. Это требует дополнительных затрат на выполнение инструкций INSERT и UPDATE, которые обращаются к данной таблице.
В общем-то, полезно создавать индекс лишь для тех столбцов, которые часто используются в условиях отбора. Индексы удобны также в тех случаях, когда инструкции SELECT обращаются к таблице гораздо чаще, чем инструкции INSERT и UPDATE. СУБД всегда создает индекс для первичного ключа таблицы, так как ожидает, что доступ к таблице чаще всего будет осуществляться через первичный ключ.
В стандартах SQL ничего не говорится об индексах и о том, как их создавать. Они относятся к “деталям реализации”, выходящим за рамки ядра языка SQL. Тем не менее, индексы весьма важны для обеспечения требуемой производительности любой серьезной, корпоративной или промышленной, базы данных.
На практике в большинстве популярных СУБД (включая ORACLE, SQServer, INFORMIX, SYBASE) для создания индекса используется та или иная форма инструкции CREATE INDEX (рисунок 21). В инструкции указывается имя индекса и таблица, для которой он создается. Задается также индексируемый столбец и порядок его сортировки (по возрастанию или убыванию, на приведенной диаграмме данная возможность не отражена с целью придания ей по – возможности “большей” универсальности).
Рисунок 21 Синтаксическая диаграмма инструкции