SQLServer覆蓋索引

　　為了更好地理解覆蓋索引，在正式介紹覆蓋索引之前，首先稍微來談一談有關索引的一些基礎知識。

數據頁和索引頁

　　在SQLServer中，數據存儲的基本單位是頁，一頁的大小為8KB，分別由頁首，數據行和行偏移量組成，如下圖結構：

　　

　　頁首固定占用96個字節，用來存儲相關的頁面系統信息，例如所屬的數據庫表對象Id等。數據行是真實數據的存儲區域，每一行的大小是不固定的。行偏移量是一個數組，數組的每個位置占2個字節，用來存儲數據行距離開頭的位置偏移量，主要是用來做快速定位，例如想要查找第N行，只要訪問行偏移量數組的第N項，就能快速找到數據行所在的位置。索引頁和數據頁的結構類似，所不同的是索引頁的數據行存儲的是和索引相關的信息。

聚集索引和非聚集索引

　　聚集索引定義了表中數據存儲的真實物理位置，它是按照指定列的順序來存儲數據的，類比於新華字典中的漢字是按照拼音順序排列的，所以每張表只能建立一個聚集索引。聚集索引是一棵B+樹結構，包含索引頁和數據頁，最底下的一排葉子節點是數據頁，往上則為索引頁，來看一張圖應該更清晰一些：

　 

　　非聚集索引是獨立於數據真實存儲順序邏輯而存在的，類比於新華字典中按偏旁部首查找漢字的方式。與聚集索引對比，非聚集索引也是B+樹的數據結構，但卻只包含索引頁，而且在一張表中可以建立多個非聚集索引，有關索引的深入分析可以查看這篇文章。同樣來看一張非聚集索引的圖：

　　

什么是覆蓋索引

　　覆蓋索引是在SQLServer2005中引入的概念，只能建立在非聚集索引的基礎上，通常情況下，非聚集索引的索引頁是不包含真實數據的，只存儲着指向數據頁中數據行的指針，而覆蓋索引則是通過將數據存儲在索引頁上，從而在查找對應數據的時候，只要找到索引頁就可以訪問到數據，無需再去查詢數據頁，所以說這個索引是數據“覆蓋”的。

--覆蓋索引的創建是在非聚集索引創建的基礎上增加INCLUDE語句
CREATE NONCLUSTERED INDEX {index_name}
ON {table_name}(column_name...) --非聚集索引可以聲明指定多個列作為索引項
INCLUDE(column_name...)         --覆蓋索引可以指定多個列存儲在索引頁上

覆蓋索引分析

　　這一小節將通過創建覆蓋索引以及使用DBCC命令查看索引的方式進行介紹。

IF DB_ID('Test') IS NULL
BEGIN
    CREATE DATABASE Test;
END
GO

USE Test;
GO

IF OBJECT_ID('t1','U') IS NULL
BEGIN
    CREATE TABLE t1
    (
        t1_id    INT         NOT NULL IDENTITY(1,1),
        t1_name  VARCHAR(20) NOT NULL,
        t1_name1 VARCHAR(20) NOT NULL,
        t1_name2 VARCHAR(20) NOT NULL,
        t1_name3 VARCHAR(20) NOT NULL,
        t1_name4 VARCHAR(20) NOT NULL,
        t1_name5 VARCHAR(20) NOT NULL
    );
END

/*
*插入測試數據
*/
INSERT INTO t1 
(   t1_name,
    t1_name1,
    t1_name2,
    t1_name3,
    t1_name4,
    t1_name5    )
    SELECT 'name',
           'name',
           'name',
           'name',
           'name',
           'name'
      FROM sysobjects o1
CROSS JOIN sysobjects o2;     

/*
*創建覆蓋索引
*/
IF NOT EXISTS(SELECT 1
                FROM sysindexes
               WHERE name='idx_t1_id')
BEGIN 
    CREATE NONCLUSTERED INDEX idx_t1_id
    ON t1(t1_id)
    INCLUDE(t1_name);
END

　　執行CROSS JOIN插入的測試數據有4000條左右，現在可以使用DBCC命令來查看表的數據頁和索引頁的情況。

/*
*查看頁的基本信息
*前提條件：表中必須插入了數據
*所需參數：（數據庫名，表名，-1表示顯示全部IAM頁,數據頁, 索引頁）
*/
DBCC IND (Test,t1,-1); 

　　執行完這條命令后，應該可以看到顯示的頁信息，其中PageType=1的行表示數據頁，PageType=2的行表示索引頁，任意選擇一條PageType=2的行，找到PageFID和PagePID，就可以使用DBCC命令來查看索引頁的具體信息。

/*
*查看索引頁的基本信息
*所需參數：(數據庫名，PageFID，PagePID，3表示輸出每行每列的信息)
*/
DBCC PAGE(Test,1,7732,3);

 　　執行完這條命令后，應該可以看到t1_name這一列的信息是包含在這個索引頁中的。現在可以通過執行不同的查詢SQL來查看覆蓋索引所帶來的性能提升，在執行SQL的同時開啟顯示實際的執行計划，從而可以清楚得看到對比結果。

SELECT t1_name
  FROM t1
 WHERE t1_id = 500;

SELECT t1_name1
  FROM t1
 WHERE t1_id =500;

　　

　　

　　查詢1開銷為33%，而查詢2的開銷為67%，對比可以看到查詢t1_name的開銷比查詢t1_name1的開銷小很多，因為查詢t1_name只需要執行索引，就可以在索引頁上找到數據，而查詢t1_name1還要去查找數據頁。

覆蓋索引的思考

　　創建索引能帶來查詢的優化，但卻帶來了更改數據的負擔，覆蓋索引也不意外。由上面的分析我們知道，覆蓋索引是非聚集索引的進一步細化，在更新數據的時候，如果涉及到覆蓋索引INCLUDE的列，除了更改數據頁之外還要更改索引頁，比單純使用非聚集索引增添了額外的工作。所以，在設計覆蓋索引的時候，要綜合考慮應該覆蓋的列，確保INCLUDE的列能帶來最佳的性能優化。