Índices Ing. Catherine Naranjo D.

Introducción Los índices son objetos de base de datos diseñados para mejorar el rendimiento de las consultas. En este punto veremos la estructura y el propósito de los índices y sus tipos y características. Se verá como determinar cuando un índice es necesario y apropiado, que tipo de índice usar y como crearlos. Una vez que se crean los índices se deben mantener para maximizar la performance de las consultas, para ello existen varias herramientas que asisten en la tarea de administración y mantenimiento de los índices. La administración comprende las tareas de reconstrucción, renombrado, y eliminación de índices.

Arquitectura de los índices Los índices están estructurados para facilitar una respuesta rápida de conjuntos de resultados. Los dos tipos de índices que SQL Server soporta son agrupados y no agrupados. Los índices son aplicados a una o más columnas en tablas o vistas. Tablas indexadas son soportadas por todas las ediciones de SQL Server 2005, y vistas indexadas son soportadas por las ediciones SQL Server Entreprise y SQL Server Developer. Las características de un índice afecta el uso de los recursos del sistema y performance general. El Query Optimizer usará un índice si este mejorará la performance de la consulta.

Propósito y estructura Un índice en SQL Server asiste al motor de base de datos en la ubicación de los registros, tal como un índice en un libro ayuda a ubicar información rápidamente. Sin índices, una consulta deberá buscar en todos los registros de la tabla en orden a encontrar coincidencias. Un índice de base de datos una o más columnas de valores de la tabla (llamadas clave del índice) y punteros a los correspondientes registros de la tabla. Cuando se ejecuta una consulta usando la clave del índice, el Query Optimizer utilizará el índice para ubicar los registros que cumplen con la consulta. Un índice es estructurado por el SQL Server Index manager como un árbol balanceado (B-tree). Un B-tree es análogo a un árbol invertido con la raíz del árbol arriba, y los niveles hoja abajo, con niveles medios entre ambos. Cada objeto en la estructura de árbol es un grupo de claves del índice ordenadas llamadas páginas del índice.

Para un rendimiento óptimo, se crean sobre columnas que son comúnmente usadas en las consultas. Por ejemplo, los usuarios pueden consultar la tabla de Clientes en base al apellido o al ID del cliente. Por lo tanto se deberían crear dos índices para la tabla: un índice por apellido y otro por ID del cliente. Para ubicar eficientemente a los registros, el Query Optimizer usa un índice que concuerde con la consulta. El Query Optimizer usará el índice por el ID del cliente cuando se ejecute la siguiente consulta: SELECT * FROM Clientes WHERE Cliente_ID = 798

Tipos de índices Hay dos tipos de índices: agrupados (clustered) y no agrupados (non clustered). Ambos tipos de índices son estructuras tipo B-tree. Un índice agrupado contiene los registros de la tabla a nivel hoja del B-tree. Un índice no agrupado es una estructura de índice separada, independiente del ordenamiento físico de los registros en la tabla. Si existe un índice agrupado en un tabla, un índice no agrupado utilizará al índice agrupado para la búsqueda de los registros. En la mayoría de los casos se creará antes un índice agrupado que los índices no agrupados sobre una tabla.

Índices agrupados Puede haber solo un índice agrupado por tabla o vista, dado que estos índices ordenan físicamente la tabla o vista según la clave del índice agrupado. Este tipo de índices es particularmente eficiente para consultas, dado que los registros de datos completos (en páginas de datos) son guardados a nivel de hoja del B-tree. El ordenamiento y la ubicación de los datos en un índice agrupado es análogo al de un diccionario donde las palabras son ordenadas en forma alfabética y las definiciones aparecen junto a las palabras.

Índices agrupados Cuando se crea una restricción PRIMARY KEY en un tabla que no contiene un índice agrupado, SQL Server creará uno y utilizará la columna de clave primaria como clave para el índice agrupado. Si ya existe un índice agrupado SQL Server creará un índice no agrupado sobre la columna definida con una restricción PRIMARY KEY. Una columna definida como la clave primaria es un índice muy útil porque los valores de la columna están garantizados que son únicos. Índices sobre columnas de valores únicos son de menor tamaño que los índices sobre columnas con valores duplicados y generan estructuras de búsqueda más eficientes. Una columna definida con una restricción UNIQUE genera automáticamente un índice no agrupado.

Índices agrupados : Para forzar el tipo de índice a ser creado para una columna o columnas, se puede especificar las cláusulas CLUSTERED o NONCLUSTERED en los comandos CREATE TABLE, ALTER TABLE o CREATE INDEX. Suponga que se crea una tabla Personas que contiene las siguientes columnas: PersonaID, Nombre, Apellido y NumDocumento. La columna PersonID se define con la restricción PRIMARY KEY, la columna NumDocumento con la restricción UNIQUE. Para hacer un índice agrupado para la columna NumDocumento y un índice no agrupado para la columna PersonID, se crea la tabla usando la siguiente sintaxis: CREATE TABLE dbo.Personas ( PersonID smallint PRIMARY KEY NONCLUSTERED, Nombre varchar(39), Apellido varchar(40), NumDocumento char(11) UNIQUE CLUSTERED )

Índices agrupados Los índices no se limitan a las restricciones. Se pueden crear índices sobre cualquier columna o combinación de columnas en una tabla o vista. Índices agrupados aseguran la unicidad internamente. Por lo que, si se crea un índice agrupado sobre columnas con valores no únicos SQL Server crea un único valor sobre las columnas duplicadas para servir de clave de ordenamiento secundaria. Para evitar el trabajo adicional requerido para mantener valores únicos sobre columnas duplicadas, generalmente se generan índices agrupados sobre columnas con la restricción PRIMARY KEY.

Índices no agrupados Sobre una tabla o vista se pueden crear 250 índice no agrupados o 249 índices no agrupados y un índice agrupado. Se debe primero crear un índice único agrupado sobre una vista previo a crear los índices no agrupados. Esta restricción no se aplica a las tablas. Un índice no agrupado es análogo a un índice al final de un libro. Se puede usar el índice del libro para ubicar las páginas que contienen una tema del índice del libro. La base de datos usa los índices no agrupados para encontrar registros según una clave. Si no existe un índices agrupado para la tabla, los datos de la tabla se encontrarán desordenados físicamente y se dice que la tabla tendrá la estructura de montón (heap). Un índice no agrupado sobre una tabla montón contiene punteros a las filas de la tabla. Cada entrada en las páginas de índice contiene un identificador de fila (RID, row ID). El RID es un puntero a una fila en un montón, y este consiste de un número de página, un número de archivo y un número de ranura. Si existe un índice agrupado, las páginas de un índice no agrupado contienen las claves del índice agrupado en vez del RID.

Implementación Para crear índices empleamos la instrucción "create index". La sintaxis básica es la siguiente: create TIPODEINDICE index NOMBREINDICE on TABLA(CAMPO); "TIPODEINDICE" indica si es agrupado (clustered) o no agrupado (nonclustered). Si no especificamos crea uno No agrupado. Independientemente de si es agrupado o no, también se puede especificar que sea "unique", es decir, no haya valores repetidos. Si se intenta crear un índice unique para un campo que tiene valores duplicados, SQL Server no lo permite.

Ejemplos En este ejemplo se crea un índice agrupado único para el campo "codigo" de la tabla "libros": create unique clustered index I_libros_codigo on libros(codigo) Para identificar los índices fácilmente, podemos agregar un prefijo al nombre del índice, por ejemplo "I" y luego el nombre de la tabla y/o campo. En este ejemplo se crea un índice no agrupado para el campo "titulo" de la tabla "libros": create nonclustered index I_libros_titulo on libros(titulo) Un índice puede tener más de un campo como clave, son índices compuestos. Los campos de un índice compuesto tienen que ser de la misma tabla Creamos un índice compuesto para el campo "autor" y "editorial": create index I_libros_autoreditorial on libros(autor,editorial);