Indizierung in DBMS: Was ist, Arten von Indizes mit BEISPIELEN

Was ist Indizierung?

Indizierung Ein Index ist eine Datenstrukturtechnik, die es ermöglicht, Datensätze schnell aus einer Datenbankdatei abzurufen. Ein Index ist eine kleine Tabelle mit nur zwei Spalten. Die erste Spalte enthält eine Kopie des Primär- oder Kandidatenschlüssels der Tabelle. Die zweite Spalte enthält eine Menge von Schlüsseln. Zeiger enthält die Adresse des Festplattenblocks, in dem dieser spezifische Schlüsselwert gespeichert ist.

Ein Inhaltsverzeichnis:

• Nimmt einen Suchbegriff als Eingabe entgegen.
• Gibt effizient eine Sammlung übereinstimmender Datensätze zurück.

Ohne Index muss die Datenbank jede Zeile durchsuchen, um eine Anfrage zu beantworten. Mit einem Index springt sie direkt zum passenden Datenblock, weshalb die Wahl des Indextyps einen großen Einfluss auf die Performance hat.

Arten der Indizierung im DBMS

Die Indizierung in einer Datenbank wird anhand ihrer Indizierungsattribute definiert. Die zwei Hauptarten von Indizierungsmethoden sind:

• Primärindizierung
• Sekundäre Indizierung

Primärindex im DBMS

Ein Primärindex ist eine geordnete Datei fester Länge mit zwei Feldern. Das erste Feld entspricht dem Primärschlüssel, das zweite Feld verweist auf den entsprechenden Datenblock. Im Primärindex besteht stets eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen den Einträgen der Indextabelle.

Der Primärindex ist außerdem in zwei Typen unterteilt:

• Dichter Index
• Sparse-Index

Dichter Index

In einem dichten Index wird für jeden Suchschlüsselwert in der Datenbank ein Eintrag erstellt. Dies beschleunigt die Suche, benötigt aber mehr Speicherplatz für die Indexeinträge. Bei dieser Methode enthalten die Einträge den Suchschlüsselwert und verweisen auf den entsprechenden Datensatz auf der Festplatte.

Sparse-Index

Ein Sparse-Index ist ein Indexeintrag, der nur für einige Werte in der Datei existiert. Sparse-Indizes helfen Ihnen, die Probleme der dichten Indizierung zu lösen. DBMSBei dieser Technik speichert ein Bereich von Indexspalten dieselbe Datenblockadresse, und wenn Daten abgerufen werden müssen, wird diese Blockadresse abgerufen.

Ein spärlicher Index speichert Indexeinträge nur für einige Suchschlüsselwerte. Er benötigt weniger Speicherplatz und einen geringeren Wartungsaufwand für Einfügungen und Löschungen, ist aber beim Auffinden von Datensätzen langsamer als ein dichter Index.

Nachfolgend ein Beispiel für einen Sparse-Index in einer Datenbank.

Dichte Index vs. Sparse Index

Die beiden primären Indexvarianten bringen gegensätzliche Vor- und Nachteile mit sich, die im Folgenden zusammengefasst werden.

Aspekt	Dichter Index	Sparse-Index
Einträge	Eins pro Suchschlüssel	Einer pro Block
Weltraum	Mehr	Less
Suchgeschwindigkeit	Schneller	Langsamer
Wartung	Höher	Senken

Sekundärindex im DBMS

Der Sekundärindex in einem DBMS kann durch ein Feld generiert werden, das für jeden Datensatz einen eindeutigen Wert besitzt und als Kandidatenschlüssel dienen sollte. Er wird auch als nicht-clustering Index bezeichnet.

Diese zweistufige Datenbankindizierungstechnik wird verwendet, um die Karte zu verkleinernping Größe der ersten Ebene. Für die erste Ebene wird ein großer Zahlenbereich ausgewählt, sodass die Karteping Die Größe bleibt immer klein.

Beispiel für einen Sekundärindex

Lassen Sie uns die Sekundärindizierung anhand eines Datenbankindexbeispiels verstehen. In einer Bankkontendatenbank werden die Daten sequenziell nach Kontonummer (acc_no) gespeichert, aber Sie möchten möglicherweise alle Konten in einer bestimmten Filiale der ABC-Bank finden.

Hier können Sie für jeden Suchschlüssel einen Sekundärindex anlegen. Der Indexeintrag verweist auf einen Bucket, der Zeiger auf alle Datensätze mit dem entsprechenden Suchschlüsselwert enthält.

Clustering-Index im DBMS

In einem gruppierten Index werden die Datensätze selbst und nicht Zeiger darauf gespeichert. Manchmal wird der Index für Spalten erstellt, die keine Primärschlüssel sind und daher nicht für jeden Datensatz eindeutig sind. In diesem Fall können Sie zwei oder mehr Spalten gruppieren, um eindeutige Werte zu erhalten und einen Index zu erstellen – einen sogenannten gruppierten Index. Dies beschleunigt auch das Auffinden des gewünschten Datensatzes.

Ejemplo: Angenommen, ein Unternehmen hat viele Mitarbeiter in verschiedenen Abteilungen eingestellt. In diesem Fall sollte ein Clustering-Index für alle Mitarbeiter erstellt werden, die derselben Abteilung angehören.

Sie werden als ein einziger Cluster betrachtet, und der Index verweist auf den gesamten Cluster. Hierbei ist Department_no ein nicht eindeutiger Schlüssel.

Was ist ein mehrstufiger Index?

Mehrstufige Indizierung wird erstellt, wenn ein Primärindex nicht in den Arbeitsspeicher passt. Bei dieser Indizierungsmethode lässt sich die Anzahl der Festplattenzugriffe zum Erreichen eines Datensatzes reduzieren. Die Datensätze werden als sequentielle Datei auf der Festplatte gespeichert, und auf dieser Datei wird ein Sparse-Index erstellt.

B-Baum-Index

Der B-Baum-Index ist die am weitesten verbreitete Datenstruktur für die baumbasierte Indizierung in Datenbanksystemen. Es handelt sich um ein mehrstufiges Format der baumbasierten Indizierung, das auf einem ausgewogenen Index basiert. binäre SuchbäumeAlle Blattknoten des B-Baums enthalten die eigentlichen Datenzeiger.

Darüber hinaus sind alle Blattknoten über eine verkettete Liste miteinander verbunden, wodurch ein B-Baum sowohl wahlfreien als auch sequenziellen Zugriff unterstützt.

• Blattknoten müssen zwischen 2 und 4 Werte aufweisen.
• Alle Pfade von der Wurzel zu einem Blatt sind im Großen und Ganzen gleich lang.
• Alle Nicht-Blattknoten außer dem Wurzelknoten haben zwischen 3 und 5 Kindknoten.
• Jeder Knoten, der weder Wurzel noch Blatt ist, hat zwischen n/2 und n Kinder.

Wo exakte Übereinstimmungssuchen dominieren und Bereichsscans selten sind, Hashing kann eine schnellere Alternative zu einem B-Baum-Index sein.

Vorteile der Indexierung

Die wichtigsten Vorteile der Indexierung sind:

• Dadurch wird die Gesamtzahl der zum Abrufen von Daten erforderlichen E/A-Operationen reduziert, sodass Sie nicht direkt auf eine Zeile in der Tabelle zugreifen müssen.
• Es bietet Nutzern eine schnellere Suche und einen schnelleren Abruf von Daten.
• Dadurch kann der Tabellenspeicherplatz reduziert werden, da die ROWID nicht mehr für jede verknüpfte Zeile im Index gespeichert werden muss.
• Die Daten in den Blattknoten sind bereits nach dem Wert des Schlüssels sortiert.

Nachteile der Indizierung

Die wichtigsten Nachteile der Indizierung sind:

• Für die Indizierung benötigen Sie einen Primärschlüssel in der Tabelle mit einem eindeutigen Wert.
• Es ist nicht möglich, einen weiteren Index auf Daten aufzubauen, die bereits auf die gleiche Weise indexorganisiert sind.
• Sie dürfen eine indexorganisierte Tabelle nicht partitionieren.
• Die Indizierung verringert die Leistung bei INSERT-, DELETE- und UPDATE-Abfragen.

Häufig gestellte Fragen