Oracle 数据库中B-tree索引的维护

Oracle8i 数据库中B-tree索引的维护

本文只讨论Oracle中最常见的索引，即是B-tree索引。本文中涉及的数据库版本是Oracle8i。  

一. 查看系统表中的用户索引

 在Oracle中，SYSTEM表是安装数据库时自动建立的，它包含数据库的全部数据字典，存储过程、包、函数和触发器的定义以及系统回滚段。

一般来说，应该尽量避免在SYSTEM表中存储非SYSTEM用户的对象。因为这样会带来数据库维护和管理的很多问题。一旦SYSTEM表损坏了，只能重新生成数据库。我们可以用下面的语句来检查在SYSTEM表内有没有其他用户的索引存在。

 

select count(*) from dba_indexes
            where tablespace_name = 'SYSTEM'
            and owner not in ('SYS','SYSTEM')

 

二. 索引的存储情况检查

Oracle为数据库中的所有数据分配逻辑结构空间。数据库空间的单位是数据块（block）、范围（extent）和段（segment）。

Oracle数据块（block）是Oracle使用和分配的最小存储单位。它是由数据库建立时设置的DB_BLOCK_SIZE决定的。一旦数据库生成了，数据块的大小不能改变。要想改变只能重新建立数据库。（在Oracle9i中有一些不同，不过这不在本文讨论的范围内。）

Extent是由一组连续的block组成的。一个或多个extent组成一个segment。当一个segment中的所有空间被用完时，Oracle为它分配一个新的extent。Segment是由一个或多个extent组成的。它包含某表空间中特定逻辑存储结构的所有数据。一个段中的extent可以是不连续的，甚至可以在不同的数据文件中。

一个object只能对应于一个逻辑存储的segment，我们通过查看该segment中的extent，可以看出相应object的存储情况。

（1）查看索引段中extent的数量：

 

 

select segment_name, count(*) from dba_extents
            where segment_type='INDEX' and owner=UPPER('&owner')
            group by segment_name

 

 

 

 

（2）查看表空间内的索引的扩展情况：

 

select substr(segment_name,1,20) "SEGMENT NAME",bytes,
            count(bytes) from dba_extents where segment_name in
            ( select index_name from dba_indexes
            where tablespace_name=UPPER('&表空间'))
            group by segment_name,bytes
            order by segment_name

 

 

 

 

三. 索引的选择性

 

 

索引的选择性是指索引列中不同值的数目与表中记录数的比。如果一个表中有2000条记录，表索引列有1980个不同的值，那么这个索引的选择性就是1980/2000=0.99。

 

 

一个索引的选择性越接近于1，这个索引的效率就越高。

 

如果是使用基于cost的最优化，优化器不应该使用选择性不好的索引。如果是使用基于rule的最优化，优化器在确定执行路径时不会考虑索引的选择性（除非是唯一性索引），并且不得不手工优化查询以避免使用非选择性的索引。

 

 

确定索引的选择性，可以有两种方法：手工测量和自动测量。

 

 

（1）手工测量索引的选择性

 

 

如果要根据一个表的两列创建两列并置索引，可以用以下方法测量索引的选择性：

 

 

列的选择性=不同值的数目/行的总数 /* 越接近1越好 */

 

select count(distinct 第一列||'%'||第二列)/count(*)from 表名

 

 

 

 

 

如果我们知道其中一列索引的选择性（例如其中一列是主键），那么我们就可以知道另一列索引的选择性。

 

 

手工方法的优点是在创建索引前就能评估索引的选择性。

（2）自动测量索引的选择性

 

 

如果分析一个表，也会自动分析所有表的索引。

 

 

第一，为了确定一个表的确定性，就要分析表。

 

 

analyze table 表名 compute statistics

 

 

 

 

第二，确定索引里不同关键字的数目：

 

 

select distinct_keys from user_indexes
            where table_name='表名'and index_name='索引名'

 

 

 

 

第三，确定表中行的总数：

 

 

select num_rows from user_tables where table_name='表名'

 

 

 

 

第四，索引的选择性=索引里不同关键字的数目/表中行的总数：

 

select i.distinct_keys/t.num_rows from user_indexes i,
            user_tables twhere i.table_name='表名' and i.index_name='索引名'
            and i.table_name=t.table_name

 

 

 

第五，可以查询USER_TAB_COLUMNS以了解每个列的选择性。

 

 

表中所有行在该列的不同值的数目：

 

 

select column_name,num_distinct from user_tab_columns
            where table_name='表名'

 

 

 

 

列的选择性=NUM_DISTINCT/表中所有行的总数，查询USER_TAB_COLUMNS有助测量每个列的选择性，但它并不能精确地测量列的并置组合的选择性。要想测量一组列的选择性，需要采用手工方法或者根据这组列创建一个索引并重新分析表。

 

 

四. 确定索引的实际碎片

 

 

随着数据库的使用，不可避免地对基本表进行插入，更新和删除，这样导致叶子行在索引中被删除，使该索引产生碎片。插入删除越频繁的表，索引碎片的程度也越高。碎片的产生使访问和使用该索引的I/O成本增加。碎片较高的索引必须重建以保持最佳性能。

 

 

（1）利用验证索引命令对索引进行验证。

 

 

这将有价值的索引信息填入index_stats表。

 

 

validate index 用户名.索引名

 

/

 

（2）查询index_stats表以确定索引中删除的、未填满的叶子行的百分比。

 

select name, del_lf_rows,lf_rows,
            round((del_lf_rows/(lf_rows+0.0000000001))*100) "Frag Percent"
            from index_stats

 

 

 

 

（3）如果索引的叶子行的碎片超过10%，考虑对索引进行重建。

 

 

alter index 用户名.索引名 rebuild tablespace 表空间名
            storage(initial 初始值 next 扩展值) nologging

 

 

 

 

（4）如果出于空间或其他考虑，不能重建索引，可以整理索引。

 

 

alter index用户名.索引名 coalesce

 

 

 

 

（5）清除分析信息

 

analyze index 用户名.索引名
            delete statistics

 

 

 

 

五. 重建索引

 

 

（1）检查需要重建的索引。

 

 

根据以下几方面进行检查，确定需要重建的索引。

 

 

第一，查看SYSTEM表空间中的用户索引。

 

 

为了避免数据字典的碎片出现，要尽量避免在SYSTEM表空间出现用户的表和索引。

 

select index_name from dba_indexes where
            tablespace_name='SYSTEM' and owner not in ('SYS','SYSTEM')

 

 

 

 

 

第二，确保用户的表和索引不在同一表空间内。

 

 

表和索引对象的第一个规则是把表和索引分离。把表和相应的索引建立在不同的表空间中，最好在不同的磁盘上。这样可以避免在数据管理和查询时出现的许多I/O冲突。

 

 

set linesize 120
            col "OWNER" format a20
            col "INDEX" format a30
            col "TABLE" format a30
            col "TABLESPACE" format a30
            select
            i.owner "OWNER",
            i.index_name "INDEX",
            t.table_name "TABLE",
            i.tablespace_name "TABLESPACE"
            from
            dba_indexes i,
            dba_tables t
            where i.owner=t.owner
            and i.table_name=t.table_name
            and i.tablespace_name=t.tablespace_name
            and i.owner not in ('SYS','SYSTEM')

第三，查看数据表空间里有哪些索引

 

 

用户的默认表空间应该不是SYSTEM表空间，而是数据表空间。在建立索引时，如果不指定相应的索引表空间名，那么，该索引就会建立在数据表空间中。这是程序员经常忽略的一个问题。应该在建索引时，明确的指明相应的索引表空间。

 

 

col segment_name format a30
            select
            owner,
            segment_name,
            sum(bytes)
            from dba_segments
            where tablespace_name='数据表空间名'
            and segment_type='INDEX'
            group by owner,segment_name

 

 

 

 

第四，查看哪个索引被扩展了超过10次

 

 

随着表记录的增加，相应的索引也要增加。如果一个索引的next extent值设置不合理（太小），索引段的扩展变得很频繁。索引的extent太多，检索时的速度和效率就会降低。

 

 

set linesize 100
            col owner format a10
            col segment_name format a30
            col tablespace_name format a30
            select
            count(*),
            owner,
            segment_name,
            tablespace_name
            from dba_extents
            where segment_type='INDEX'
            and owner not in ('SYS','SYSTEM')
            group by owner,segment_name,tablespace_name
            having count(*) >10
            order by count(*) desc

 

 

 

 

（2）找出需要重建的索引后，需要确定索引的大小，以设置合理的索引存储参数。

 

 

set linesize 120
            col "INDEX" format a30
            col "TABLESPACE" format a20
            select
            owner "OWNER",
            segment_name "INDEX",
            tablespace_name "TABLESPACE",
            bytes "BYTES/COUNT",
            sum(bytes) "TOTAL BYTES",
            round(sum(bytes)/(1024*1024),0) "TOTAL M",
            count(bytes) "TOTAL COUNT"
            from dba_extents
            where segment_type='INDEX'
            and segment_name in
            (
            '索引名1',
            '索引名2',
            ......
            )
            group by owner,segment_name,segment_type,tablespace_name,bytes
            order by owner,segment_name

 

 

 

（3）确定索引表空间还有足够的剩余空间。

 

 

确定要把索引重建到哪个索引表空间中。要保证相应的索引表空间有足够的剩余空间。

 

 

select round(bytes/(1024*1024),2) free(M)
            from sm$ts_free
            where tablespace_name='表空间名'

 

 

 

 

（4）重建索引。

 

 

重建索引时要注意以下几点：

 

 

a.如果不指定tablespace名，索引将建在用户的默认表空间。

 

 

b.如果不指定nologging，将会写日志，导致速度变慢。由于索引的重建没有恢复的必要，所以，可以不写日志。

 

 

c.如果出现资源忙，表明有进程正在使用该索引，等待一会再提交。

 

 

alter index 索引名
            rebuild
            tablespace 索引表空间名
            storage(initial 初始值 next 扩展值)
            nologging

 

 

 

（5）检查索引。

 

 

对重建好的索引进行检查。

 

 

select * from dba_extents
            where segment_name='索引名'

 

 

 

 

（6）根据索引进行查询，检查索引是否有效

 

 

使用相应的where条件进行查询，确保使用该索引。看看使用索引后的效果如何。

 

select * from dba_ind_columns
            where index_name like '表名%'

 

 

 

 

然后，根据相应的索引项进行查询。

 

select * from '表名%' where ......

 

 

 

 

（6）找出有碎片的表空间，并收集其碎片。

 

 

重建索引后，原有的索引被删除，这样会造成表空间的碎片。

 

 

select 'alter tablespace '||tablespace_name||' coalesce;'
            from dba_free_space_coalesced
            where percent_blocks_coalesced!=100

 

 

 

整理表空间的碎片。

 

alter tablespace 表空间名 coalesce