Back to the roots - SQL Server Indexing

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#sqlsat367February 28, 2015

Back to the Roots: SQL Server

Indexing

Davide Mauri

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Davide Mauri

20 Years of experience on the SQL Server Platform Specialized in Data Solution Architecture, Database

Design, Performance Tuning, Business Intelligence

Projects, Consulting, Mentoring & Training Regular Speaker @ SQL Server events

Microsoft SQL Server MVP

President of UGISS (Italian SQL Server UG)

Mentor @ SolidQ

Find me here: Blog: http://sqlblog.com/blogs/davide_mauri/default.aspx

Twitter: @mauridb

http://sqlblog.com/blogs/davide_mauri/default.aspx

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Agenda

Indici e chiavi

Architettura dello storage

Tipi di indici

Utilizzo degli indici

Gestione e manutenzione

Query Tuning

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Dopo il modello dei dati sono gli strumenti che

– utilizzati in modo corretto - permettono di

ottenere le performance più alte!

Perché una sessione sugli indici?

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Indici e chiavi

Primary key

Insieme (minimo) delle colonne che permettono

l’identificazione univoca di una riga tra tutte le

altre

Foreign Key

Chiavi Primarie “migrate” in una tabella collegata

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Indici e chiavi

Index keys

Insieme delle colonne che compongono l’indice

ATTENZIONE!

INDICI e CHIAVI (PK e FK) non hanno nulla in

comune!!!!!

Semplicemente – per motivi di performance – le

chiavi (PK e FK) usano gli indici.

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Architettura dello storage

I dati presenti in tabelle (ed indici) sono

memorizzati in pagine

grosse circa 8Kb

L’unità di I/O più piccola per SQL Server è la

pagina

Le pagine sono raggruppate in extent

Extent = 8 pagine da 8 Kb

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Tipi di indici

«Row-Store»

Clustered

Non-Clustered

Included Columns, Filtered Indexes

«Column-Store»

Clustered

Non-Clustered

«Beyond Relational»

XML / Full Text / Spatial / UDT

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Clustered Indexes

Strutture ad albero rovesciato

B+ TreesRoot

Non-LeafNon-Leaf Non-Leaf

Leaf

(Table Data)

Leaf

(Table Data)

Leaf

(Table Data)

Leaf

(Table Data)

Leaf

(Table Data)

http://en.wikipedia.org/wiki/B+_tree

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Clustered Indexes

Le pagine non-foglia permettono di capire in

quali pagine sottostanti sta il dato che si sta

cercando

Le pagine foglia contengono i dati della tabella

L’indice cluster ordina “fisicamente” i dati

Un solo indice cluster per tabella

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Clustered Indexes

Di default è messo sulla PK

Ma si può spostare!!!

Può essere costruito su colonne non

univoche

Una tabella senza indice cluster si chiama

“Heap”

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Non-Clustered (Row-Store) Indexes

Anche in questo caso B+ Trees

Root

Non-LeafNon-Leaf Non-Leaf

Leaf

(Index Data)

Leaf

(Index Data)

Leaf

(Index Data)

Leaf

(Index Data)

Leaf

(Index Data)

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GRANDI DIFFERENZE con il cluster

Le pagine foglia NON contengono tutti i dati… …ma solo i valori delle chiavi dell’indice

E’ una struttura dati separata Quindi “pesa” e comporta un overhead

Le pagine foglia contengono dei puntatori alle pagine dati della tabella I puntatori sono diversi a seconda dell’esistenza o

meno di un indice cluster

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I puntatori possono essere

Row Ids (se Heap)

Clustering Keys (se esiste indice cluster)

Ergo:

Gli indici non-cluster sono costruiti sull’indice cluster

Nelle loro pagine foglia portano con se la clustering key

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Se indice cluster non univoco?

Univocità mantenuta in automatico da SQL…

…costa 4 byte per riga!

ATTENZIONE! Più è grande la chiave di

cluster….

…più spazio occupato nell’indice non cluster!

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Included Columns

Colonne i cui valori non sono indicizzati MA sono

inclusi nelle pagine foglia dell’indice

Permettono di migliorare le prestazioni di

ricerca e restituzione dati

«Indici di copertura»

Maggior spazio occupato

Maggior «fatica» nelle fasi di modifica

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Utilizzo: Indice Cluster

Ordinamenti

Group by

Range Search

Insert Se e solo se l’indice è costruito su valori sempre

crescenti

Assicura che le pagine dei dati siano i memoria

E se non avete *troppe* insert (>15000Batch/sec)

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Utilizzo: Non Cluster (Row-Store)

Solo se altissima selettività

Selettività = righe interessate / righe totali

Overhead dato dall’operazione di “Bookmark

lookup”

Nell’execution-plan in SQL 2005 non è visibile

come operatore ad-hoc ma come join tra cluster

(o heap) e non-cluster

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Utilizzo: Di Copertura

Indici di copertura (Covering Index) Non-Cluster

“Misto” (Non-Cluster + Cluster)

Indici che, da solo, è in grado di soddisfare una query “Copre” tutti i campi della query

Prima chiave dell’indice = prima colonna nella clausola where

Migliora di MOLTO le prestazioni in lettura!

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Utilizzo: Di Copertura

Tramite le “Included Colums” è possible creare

indici di copertura più efficienti

Non metto tutte le colonne della query come chiavi

Metto solo quelle usate per ricerca i valori (WHERE,

GROUP BY)

Le colonne usate in SELECT … FROM le “includo”

Impatta solo sulle dimensioni delle pagine foglia

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Column-Store Indexes

In-memory column-store index

La riga di dati viene decomposta nelle singole colonne

Dati memorizzati in segmenti e dizionariSource: http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1989448

http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1989448

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Column-Store Indexes

Permettono l’utilizzo di un nuovo modello di

esecuzione «batch mode execution»

Vector-Based Execution

Vettore di circa 1000 righe

Non è importante l’ordine delle colonne

E’ una buona idea mettere TUTTE le colonne

nell’indice

Grossa differenza con i «row-store» indexes

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Clustered Column-Store Index

Se usato è l’unico indice che può esistere

sulla tabella

Tutte le colonne della tabelle sono

automaticamente incluse

Supporta uno speciale livello di compression

chiamato “Archivial”

Utilizza un ulteriore tipo di file «Delta Store»

per gestire le modifiche ai dati

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Non-Clustered Column-Store Index

Rende la tabella read-only

Aggiornabile solo tramite partition switching

Uno solo per tabella

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Utilizzo: Column-Store Indexes

Tipicamente in un Data Warehouse / Data

Mart

Oppure soluzione DSS (Decision Support

System)

Ideale con uno Star Schema

Ideale per query con group by

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Demo

Index in Action!

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Performance Considerations

Obbiettivo: abbassare il più possibile le

operazioni di I/O

In lettura

In scrittura

Tanti indici

(potenzialmente) più velocità in lettura

(sicuramente) meno velocità in scrittura

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Performance Considerations

Regola Aurea per OLTP

POCHI MA BUONI

Regola Aurea per OLAP

Tanti quanti ve ne servono, tanto il caricamento è

one-shot

A meno che non dobbiate fare Real-Time BI

Allora: Ottimo Hardware e, se possibile, Column Store

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Query Tuning

Possibilità di VEDERE se per UNA query mancano degli indici

XML SHOWPLAN MissingIndexesStatistics

DMVs: sys.dm_db_missing_index_*

Altre DMVs & DMFs molto Utili

sys.indexes & sys.indexes_columns

sys.dm_db_index_usage_stats

sys.dm_db_index_physical_stats()

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Query Tuning

Serve TEMPO e PAZIENZA

Analisi I/O, TIME, Execution Plans, Cardinality

Estimation

Oltre che un ambiente di TEST il più possibile

uguale a quello di produzione

Le performance dell’I/O sono determinanti

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Query Tuning

Occhio alle stored procedure

Se i dati sono molto disomogenei come

distribuzione valutare l’uso di WITH RECOMPILE

In alcuni casi (UPDATE/DELETE) gli indici

aiutano a diminuire le dimensione dei lock!

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Di cosa non abbiamo parlato

XTP HASH & BW-TREE (RANGE) INDEX

Indexes DMVS

Usage

Physical & Operational Info

Missing Indexes

http://sys2dmvs.codeplex.com/

https://sqlserverperformance.wordpress.com/

http://sys2dmvs.codeplex.com/

https://sqlserverperformance.wordpress.com/

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Q&A

Questions?

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THANKS!

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Data & Analytics

pagine dati

clustered indexesle

pagine sottostanti

clusterle pagine foglia

modello dei dati

clustered row

clustered indexesstrutture

storagei dati presenti