使用 SQL Server 2000 索引视图提高性能1
什么是索引視圖？
許多年來，Microsoft SQL Server" 一直都提供創(chuàng)建虛擬表（稱為視圖）的功能。在過去，這些視圖主要有兩種用途：
SQL Server 2000 已經(jīng)擴展了 SQL Server 視圖的功能，以提高系統(tǒng)性能。它可以在一個視圖上創(chuàng)建唯一的群集索引和非群集索引，可以改進最復雜查詢的數(shù)據(jù)訪問性能。在 SQL Server 2000 中，擁有唯一群集索引的視圖被稱為索引視圖。
注意：???索引視圖只是 SQL Server 2000 企業(yè)版和 SQL Server 2000 開發(fā)人員版的一個功能。
從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 的觀點來看，視圖是數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）的說明。創(chuàng)建典型視圖時，通過 SELECT 語句（定義一個顯示為虛擬表的結果集）來定義元數(shù)據(jù)。當其它查詢的 FROM 子句中引用了某個視圖時，將從系統(tǒng)目錄中檢索該元數(shù)據(jù)，并對其進行擴展以代替該視圖的引用。在視圖擴展之后，查詢優(yōu)化器會為正在執(zhí)行的查詢編譯單個執(zhí)行計劃。
如果是非索引視圖，視圖在運行時將被實體化。任何計算（如聯(lián)接或聚合）都在為每個引用該視圖的查詢執(zhí)行查詢期間進行。（視圖并不總需要被完全實體化。查詢可以包含其它一些謂詞、聯(lián)接或聚合，以應用于該視圖所引用的表和視圖。）在視圖上創(chuàng)建了唯一的群集索引之后，視圖的結果集會立即被實體化并持續(xù)保存在數(shù)據(jù)庫的物理存儲空間中，以便節(jié)省這種操作所占用的大量資源。
在執(zhí)行查詢時，有兩種方法可以使用索引視圖。查詢可直接引用索引視圖，更重要的是，如果查詢優(yōu)化器確定視圖能夠替換為查詢的部分或全部，而且這是低成本的查詢計劃，則可以選擇索引視圖。第二種情況是使用索引視圖代替基礎表及其普通索引。此時，不需要在查詢中引用視圖，查詢優(yōu)化器即可在執(zhí)行查詢期間使用該視圖。這樣，現(xiàn)有的應用程序無需更改即可從新建的索引視圖中獲益。
通過索引視圖提高的性能
使用索引來提高查詢性能并不是什么新觀念，不過，索引視圖還具有使用標準索引不能獲得的其它性能優(yōu)點。索引視圖能夠在以下方面提高查詢性能：
- 能夠預先計算聚合并將其存儲在索引中，從而最大限度地減少在執(zhí)行查詢期間進行成本很高的計算。
- 能夠預先聯(lián)接表并存儲生成的數(shù)據(jù)集。
- 能夠存儲聯(lián)接或聚合的組合。
下圖說明了查詢優(yōu)化器使用索引視圖時一般能夠提高多少性能。提供的查詢復雜程度各不相同（例如，聚合計算的數(shù)量、所用表的數(shù)量或謂詞數(shù)），并包括來自實際生產(chǎn)環(huán)境的數(shù)百萬行的大表。
圖 1. 當查詢優(yōu)化器使用索引視圖時一般能夠提高多少性能
使用視圖的輔助索引
視圖的輔助性非群集索引可以提高其它查詢性能。與表的輔助索引類似，視圖的輔助索引也可以提供更多選項，以便查詢優(yōu)化器在編譯過程中從中進行選擇。例如，如果查詢包括群集索引未涉及的列，優(yōu)化器可以在計劃中選擇一個或多個輔助索引，從而避免對索引視圖或基表進行費時的全局掃描。
由于索引需要不斷維護，所以為架構添加索引會增加數(shù)據(jù)庫的額外開銷。因此應該認真考慮，找到索引和維護額外開銷之間的平衡點。
使用索引視圖的好處
實現(xiàn)索引視圖之前，請先分析數(shù)據(jù)庫的工作量。運用自己對查詢以及各種工具（例如 SQL 分析器）的知識來鑒別使用索引視圖可以獲益的查詢。如果經(jīng)常進行聚合和聯(lián)接，最好使用索引視圖。
并非所有查詢都會從索引視圖中獲益。與普通索引類似，如果未使用索引視圖，就沒有好處可言。在此情況下，不但不能提高性能，還會加大磁盤空間的占用、增加維護和優(yōu)化的成本。但是，如果使用了索引視圖，它們可以（成數(shù)量級地）明顯地提高數(shù)據(jù)訪問的性能。這是因為查詢優(yōu)化器使用存儲在索引視圖中的預先計算的結果，從而大大降低了執(zhí)行查詢的成本。
查詢優(yōu)化器只在查詢的成本比較大時才考慮使用索引視圖。這樣可以避免在查詢優(yōu)化成本超出因使用索引視圖而節(jié)省的成本時，試圖使用各種索引視圖。當查詢成本低于 1 時，幾乎不使用索引視圖。
使用索引視圖可以受益的應用包括：
- 決定支持工作量
- 數(shù)據(jù)集市
- 聯(lián)機分析處理 (OLAP) 庫和源
- 數(shù)據(jù)挖掘工作量
從查詢的類型和模式的角度來看，受益的應用可被歸納為包含以下內容的應用：
- 大表的聯(lián)接和聚合
- 查詢的重復模式
- 重復聚合相同或重疊的列集
- 針對相同關鍵字重復聯(lián)接相同的表
- 上述的組合
相反，包含許多寫入的聯(lián)機事務處理 (OLTP) 系統(tǒng)或更新頻繁的數(shù)據(jù)庫，可能會因為要同時更新視圖和根本基表而使維護成本增加，所以不能利用索引視圖。
查詢優(yōu)化器如何使用索引視圖
SQL Server 查詢優(yōu)化器可自動確定何時可以將索引視圖用于給定的查詢執(zhí)行中。查詢中無需直接引用視圖，優(yōu)化器就可以將該視圖用于查詢執(zhí)行計劃。因此，無需對現(xiàn)有的應用程序本身進行任何更改，這些應用程序即可利用索引視圖。唯一需要做的就是創(chuàng)建索引視圖。
優(yōu)化器的考慮因素
查詢優(yōu)化器會考慮幾個條件來確定索引視圖能涵蓋部分查詢還是整個查詢。這些條件符合查詢中的單個 FROM 子句并包含以下內容：
- 查詢 FROM 子句中的表必須是索引視圖 FROM 子句中的表的超集。
- 查詢中的聯(lián)接條件必須是視圖中聯(lián)接條件的超集。
- 查詢中的聚合列必須是視圖中的聚合列的子集。
- 查詢選擇列表中的所有表達式都必須源自于視圖選擇列表或源自于不包括在視圖定義中的表。
- 查詢搜索條件謂詞必須是視圖定義中搜索條件謂詞的超集。視圖搜索謂詞中的每個合取項都必須以同樣的形式出現(xiàn)在查詢搜索謂詞中。
- 查詢搜索條件謂詞中的所有列（屬于視圖定義中的表）都必須出現(xiàn)在下列一項或多項中：
- 視圖定義中的同一個謂詞。
- GROUP BY 列表。
- 視圖選擇列表（若沒有 GROUP BY 列表）。
如果查詢包含多個 FROM 子句（子查詢、派生表、UNION），優(yōu)化器可以選擇多個索引視圖來管理含有多個 FROM 子句的查詢。
注意：???也存在例外情形，即優(yōu)化器可能將兩個 FROM 子句折疊成一個（將子查詢折疊成聯(lián)接或將派生表折疊成聯(lián)接變體）。如果出現(xiàn)此類情況，索引視圖替換可能會涵蓋原查詢中的多個 FROM 子句。
本文檔結尾介紹了演示這些條件的查詢示例。而建議的最佳方法就是：讓查詢優(yōu)化器來確定在查詢執(zhí)行計劃中使用哪些索引（如果有的話）。
使用 NOEXPAND 選項
NOEXPAND 選項強制查詢優(yōu)化器象對待包含群集索引的普通表一樣對待視圖。在此情況下，必須在 FROM 子句中直接引用索引視圖。例如：
SELECT Column1, Column2, ... FROM Table1, View1 WITH (NOEXPAND)WHERE ...使用 EXPAND VIEWS 選項
另外，用戶可以在查詢結束時通過使用 EXPAND VIEWS 選項，明確地將索引視圖排除在考慮之外。例如：
SELECT Column1, Column2, ... FROM Table1, View1 WHERE ...OPTION (EXPAND VIEWS)如果使用該選項，查詢優(yōu)化器在評估低成本的方法（該方法涉及查詢中引用的列）時將忽略所有視圖索引。
設計的考慮因素
為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)找到適當?shù)乃饕窍喈攺碗s的。盡管在設計普通索引時要考慮許多可能性，但將索引視圖添加到架構會極大地增加設計和潛在結果的復雜性。例如，索引視圖可用于：
- 查詢中所引用表的任何子集。
- 查詢中條件的任何子集（屬于表的上述子集）
- 分組列。
- 聚合函數(shù)，如 SUM。
應同時設計表的索引和索引視圖，以便從各個結構中獲得最佳結果。由于索引和索引視圖都可能對給定的查詢有用，所以單獨設計它們會導致多余的建議方案，以致存儲和維護開銷較高。在調整數(shù)據(jù)庫的物理設計時，必須均衡考慮各種查詢集的性能要求與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須支持的更新操作。因此，為索引視圖找到一種合理的物理設計是一項很具挑戰(zhàn)性的任務，因而應該盡可能地使用“索引微調向導”。
如果存在許多索引視圖可供查詢優(yōu)化器考慮用于特定查詢，查詢優(yōu)化成本會顯著增加。查詢優(yōu)化器可能考慮為查詢中表的任意子集定義的所有索引視圖。拒絕每一個視圖之前，必須對它進行語法分析，然后研究其是否可能成為潛在的替換體。這可能需要一些時間，尤其是在有數(shù)百個此類的視圖用于給定的查詢時。
視圖必須符合幾項要求，您才能為其創(chuàng)建唯一的群集索引。在設計階段，請考慮以下要求：
- 視圖以及視圖中引用的所有表都必須在同一數(shù)據(jù)庫中，并具有同一個所有者。
- 索引視圖無需包含要供優(yōu)化器使用的查詢中引用的所有表。
- 必須先為視圖創(chuàng)建唯一群集索引，然后才可以創(chuàng)建其它索引。
- 創(chuàng)建基表、視圖和索引以及修改基表和視圖中的數(shù)據(jù)時，必須正確設置某些 SET 選項（在本文檔的后文中討論）。另外，如果這些 SET 選項正確，查詢優(yōu)化器將不考慮索引視圖。
- 視圖必須使用架構綁定創(chuàng)建，視圖中引用的任何用戶定義的函數(shù)必須使用 SCHEMABINDING 選項創(chuàng)建。
- 另外，還要求有一定的磁盤空間來存放由索引視圖定義的數(shù)據(jù)。
設計準則
設計索引視圖時，請考慮以下準則：
- 設計的索引視圖必須能用于多個查詢或多個計算。
例如，包含某列的 SUM 和某列的 COUNT_BIG 的索引視圖可用于包含函數(shù) SUM、COUNT、COUNT_BIG 或 AVG 的查詢。由于只需檢索視圖中的少數(shù)幾行，而不是基表中的所有行，且執(zhí)行 AVG 函數(shù)要求的部分計算已經(jīng)完成，所以查詢將比較快。
- 使索引保持緊湊。
通過使用最少的列數(shù)和盡可能少的字節(jié)數(shù)，優(yōu)化器在查找行數(shù)據(jù)時可獲得最高的效率。相反，如果定義了大的群集索引關鍵字，則為視圖定義的任何輔助性非群集索引都將明顯增大，這是因為非群集索引項除包含索引定義的列之外，還將包含群集關鍵字。
- 考慮生成的索引視圖的大小。
在單純的聚合情況下，如果索引視圖的大小類似于原表的大小，使用索引視圖可能無法明顯提高任何性能。
- 設計多個較小的索引視圖來加快部分進程的速度。
有時可能無法設計出能滿足整個查詢需要的索引視圖。此時即可考慮創(chuàng)建這樣一些索引視圖，每個索引視圖執(zhí)行一部分查詢。
考慮以下示例：
- 經(jīng)常執(zhí)行的查詢會聚合一個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，再聚合另一個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，然后聯(lián)接結果。由于索引視圖不能引用多個數(shù)據(jù)庫中的表，所以您不能設計一個視圖來執(zhí)行整個進程。不過，可以為要進行聚合的每個數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建索引視圖。如果優(yōu)化器能夠將索引視圖與現(xiàn)有查詢相匹配，至少聚合處理將會因為不必記錄現(xiàn)有查詢而提高速度。盡管聯(lián)接處理不會加快，整個查詢的速度卻因使用了存儲在索引視圖中的聚合而加快。
- 經(jīng)常執(zhí)行的查詢會聚合多個表中的數(shù)據(jù)，然后使用 UNION 來將結果結合起來。UNION 不允許在索引視圖中使用。您可以設計一些視圖來執(zhí)行每個單獨的聚合運算。然后優(yōu)化器可以選擇索引視圖來加快查詢的速度，而無需記錄查詢。盡管 UNION 處理沒有改進，單個聚合進程卻得以改進。
使用“索引微調向導”
“索引微調向導”除建議使用基表的索引之外，還建議使用索引視圖。使用該向導可提高管理員確定索引和索引視圖相結合的能力，從而優(yōu)化針對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行的典型混合查詢的性能。
由于“索引微調向導”強制使用所有必需的 SET 選項（以確保結果集的正確性），其索引視圖將會成功創(chuàng)建。不過，如果您的應用程序的選項沒有按照要求設置，可能無法利用這些視圖。對那些參與索引視圖定義的表執(zhí)行的插入、更新或刪除操作可能會失敗。
維護索引視圖
SQL Server 自動維護索引視圖，這與維護任何其它索引的情況類似。對于普通索引而言，每個索引都直接連接到單個表。通過對基礎表執(zhí)行每個 INSERT、UPDATE 或 DELETE 操作，索引相應地進行了更新，以便使存儲在該索引中的值始終與表一致。
索引視圖的維護與此類似。不過，如果視圖引用了多個表，則對這些表中的任何一個進行更新都需要更新索引視圖。與普通索引不同的是，對任何一個參與的表執(zhí)行一次行插入操作都可能導致在索引視圖中進行多次行插入操作。更新和刪除操作的情況也是如此。因此，較之于維護表的索引，維護索引視圖的代價更為高昂。
在 SQL Server 2000 中，某些視圖可以更新。如果某個視圖可以更新，則使用 INSERT、UPDATE 和 DELETE 語句可通過該視圖直接修改根本基表。為某個視圖創(chuàng)建索引并不會妨礙該視圖的更新。有關可更新視圖的詳細信息，請參閱關于 SQL Server 2000 的“SQL Server 聯(lián)機圖書”中的“通過視圖修改數(shù)據(jù)（英文）”。
維護成本的考慮因素
設計索引視圖時應該考慮以下幾點：
- 數(shù)據(jù)庫中需要有一個額外的存儲空間用于索引視圖。索引視圖的結果集以類似于典型表存儲空間的方式物理保存在數(shù)據(jù)庫中。
- SQL Server 自動維護視圖。因此，對定義視圖所據(jù)的基表的任何更改都可能引起視圖索引的一處或多處更改，從而導致維護開銷的增加。
一個視圖獲得的凈性能提高就是視圖提供的查詢執(zhí)行節(jié)約總計與存儲和維護該視圖耗費的成本之間的差。
估計視圖將占用的所需存儲空間要相對簡單一些。用 SQL 查詢分析器的“顯示估計的執(zhí)行計劃”工具求視圖定義中 SELECT 語句的值。該工具將得出查詢返回的行數(shù)和行大小的近似值。將這兩個值相乘，即可估計出視圖的可能大小。不過這只是一個近似值。視圖索引的實際大小只能通過創(chuàng)建視圖索引來精確得出。
從 SQL Server 執(zhí)行的自動維護考慮因素的觀點出發(fā)，“顯示估計的執(zhí)行計劃”的功能可能會對此開銷的影響有所了解。如果用 SQL 查詢分析器評估修改視圖的語句（針對視圖的 UPDATE 語句、針對基表的 INSERT 語句），SHOWPLAN 將包括該語句的維護操作。同時考慮此成本和此操作將在生產(chǎn)環(huán)境中發(fā)生的次數(shù)，可以指示視圖維護的可能成本。
通常建議對視圖或基表進行的任何修改和更新都應該盡可能地成批執(zhí)行，而不要單獨進行。這樣可以減少視圖維護的某些開銷。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的使用 SQL Server 2000 索引视图提高性能1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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