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[数据库]为数据库建立索引


就象许多的PHP开发者一样,在刚开始建立动态网站的时候,我都是使用相对简单的数据结构。PHP在连接数据库方面的确实是十分方便(译者注:有些人认为 PHP在连接不同数据库时没有一个统一的接口,不太方便,其实这可以通过一些扩展库来做到这一点),你无需看大量的设计文档就可以建立和使用数据库,这也 是PHP获得成功的主要原因之一。

  前些时候,一位颇高级的程序员居然问我什么叫做索引,令我感到十分的惊奇,我想这绝不会是沧海一粟,因为有成千上万的开发者(可能大部分是使用MySQL的)都没有受过有关数据库的正规培训,尽管他们都为客户做过一些开发,但却对如何为数据库建立适当的索引所知较少,因此我起了写一篇相关文章的念头。

  最普通的情况,是为出现在where子句的字段建一个索引。为方便讲述,我们先建立一个如下的表。

  CREATE TABLE mytable (
     id serial primary key,
     category_id int not null default 0,
     user_id int not null default 0,
     adddate int not null default 0
  );

  很简单吧,不过对于要说明这个问题,已经足够了。如果你在查询时常用类似以下的语句:

   SELECT * FROM mytable WHERE category_id=1;

  最直接的应对之道,是为category_id建立一个简单的索引:

   CREATE INDEX mytable_categoryid
     ON mytable (category_id);

  OK,搞定?先别高兴,如果你有不止一个选择条件呢?例如:

   SELECT * FROM mytable WHERE category_id=1 AND user_id=2;

  你的第一反应可能是,再给user_id建立一个索引。不好,这不是一个最佳的方法。你可以建立多重的索引。

  CREATE INDEX mytable_categoryid_userid ON mytable (category_id,user_id);

  注意到我在命名时的习惯了吗?我使用"表名_字段1名_字段2名"的方式。你很快就会知道我为什么这样做了。

  现在你已经为适当的字段建立了索引,不过,还是有点不放心吧,你可能会问,数据库会真正用到这些索引吗?测试一下就OK,对于大多数的数据库来说,这是很容易的,只要使用EXPLAIN命令:

  EXPLAIN

   SELECT * FROM mytable
    WHERE category_id=1 AND user_id=2;

   This is what Postgres 7.1 returns (exactly as I expected)

   NOTICE: QUERY PLAN:

   Index Scan using mytable_categoryid_userid on
     mytable (cost=0.00..2.02 rows=1 width=16)

  EXPLAIN

以上是postgres的数据,可以看到该数据库在查询的时候使用了一个索引(一个好开始),而且它使用的是我创建的第二个索引。看到我上面命名的好处了吧,你马上知道它使用适当的索引了。

 

接着,来个稍微复杂一点的,如果有个ORDER BY字句呢?不管你信不信,大多数的数据库在使用order by的时候,都将会从索引中受益。

   SELECT * FROM mytable
    WHERE category_id=1 AND user_id=2
     ORDER BY adddate DESC;

有点迷惑了吧?很简单,就象为where字句中的字段建立一个索引一样,也为ORDER BY的字句中的字段建立一个索引:

   CREATE INDEX mytable_categoryid_userid_adddate
     ON mytable (category_id,user_id,adddate);

   注意: "mytable_categoryid_userid_adddate" 将会被截短为

   "mytable_categoryid_userid_addda"

   CREATE

   EXPLAIN SELECT * FROM mytable
    WHERE category_id=1 AND user_id=2
     ORDER BY adddate DESC;

   NOTICE: QUERY PLAN:

   Sort (cost=2.03..2.03 rows=1 width=16)
    -> Index Scan using mytable_categoryid_userid_addda
       on mytable (cost=0.00..2.02 rows=1 width=16)

   EXPLAIN

  看看EXPLAIN的输出,好象有点恐怖啊,数据库多做了一个我们没有要求的排序,这下知道性能如何受损了吧,看来我们对于数据库的自身运作是有点过于乐观了,那么,给数据库多一点提示吧。

  为了跳过排序这一步,我们并不需要其它另外的索引,只要将查询语句稍微改一下。这里用的是postgres,我们将给该数据库一个额外的提示--在ORDER BY语句中,加入where语句中的字段。这只是一个技术上的处理,并不是必须的,因为实际上在另外两个字段上,并不会有任何的排序操作,不过如果加入,postgres将会知道哪些是它应该做的。

   EXPLAIN SELECT * FROM mytable
    WHERE category_id=1 AND user_id=2
     ORDER BY category_id DESC,user_id DESC,adddate DESC;

   NOTICE: QUERY PLAN:

   Index Scan Backward using
    mytable_categoryid_userid_addda on mytable
     (cost=0.00..2.02 rows=1 width=16)

   EXPLAIN

现在使用我们料想的索引了,而且它还挺聪明,知道可以从索引后面开始读,从而避免了任何的排序。

以上说得细了一点,不过如果你的数据库非常巨大,并且每日的页面请求达上百万算,我想你会获益良多的。不过,如果你要做更为复杂的查询呢,例如将多张表结合起来查询,特别是where限制字句中的字段是来自不止一个表格时,应该怎样处理呢?我通常都尽量避免这种做法,因为这样数据库要将各个表中的东西都结合起来,然后再排除那些不合适的行,搞不好开销会很大。

  如果不能避免,你应该查看每张要结合起来的表,并且使用以上的策略来建立索引,然后再用EXPLAIN命令验证一下是否使用了你料想中的索引。如果是的话,就OK。不是的话,你可能要建立临时的表来将他们结合在一起,并且使用适当的索引。

  要注意的是,建立太多的索引将会影响更新和插入的速度,因为它需要同样更新每个索引文件。对于一个经常需要更新和插入的表格,就没有必要为一个很少使用的where字句单独建立索引了,对于比较小的表,排序的开销不会很大,也没有必要建立另外的索引。

  以上介绍的只是一些十分基本的东西,其实里面的学问也不少,单凭EXPLAIN我们是不能判定该方法是否就是最优化的,每个数据库都有自己的一些优化器,虽然可能还不太完善,但是它们都会在查询时对比过哪种方式较快,在某些情况下,建立索引的话也未必会快,例如索引放在一个不连续的存储空间时,这会增加读磁盘的负担,因此,哪个是最优,应该通过实际的使用环境来检验。

  在刚开始的时候,如果表不大,没有必要作索引,我的意见是在需要的时候才作索引,也可用一些命令来优化表,例如MySQL可用"OPTIMIZE TABLE"。

  综上所述,在如何为数据库建立恰当的索引方面,你应该有一些基本的概念了。