Oracle性能分析5：数据访问方式之索引结构和扫描方式介绍

wre2

上篇文章讲述了全扫描，这篇文章将介绍索引的结构和扫描方式，在后面将开始讲述每一种扫描方式。
当Oracle通过索引检索具体的一列或多列的列值时，就会执行索引扫描。首先我们来看看索引节点包含的数据。
索引节点包含的数据

索引可以被创建在表的单列或者多列上，索引中包含了这些列的值、rowid和一些其它信息，我们关心的只有列值和rowid。由于索引带有列值，应此如果你的SQL语句只涉及到索引的列，那么Oracle就只从索引本身检索列值，而不需要访问表。如果查询涉及到索引列以外的列，Oracle就需要使用rowid来访问表。
下面是一个rowid的例子：


    AAAN0+AABAAAPIqABj  

rowid中包含了文件编号、数据块编号和行号，通过下面的SQL我们可以将rowid分解为可读的具体的信息，使用先前创建的表T2：


    select t.rowid,  
           (select file_name  
              from dba_data_files  
             where file_id =  
                   dbms_rowid.rowid_to_absolute_fno(t.rowid, user, 'T2')) file_name,  
           dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid) bokc_no,  
           dbms_rowid.rowid_row_number(t.rowid) row_no  
      from t2 t  

执行后得到结果：


    ROWID               FILE_NAME                           BOKC_NO ROW_NO  
    AAAN0+AABAAAPIqAAA  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   0  
    AAAN0+AABAAAPIqAAB  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   1  
    AAAN0+AABAAAPIqAAC  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   2  
    ......  
    AAAN0+AABAAAPIqAJd  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   605  
    AAAN0+AABAAAPIqAJe  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   606  
    AAAN0+AABAAAPIqAJf  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   607  
    AAAN0+AABAAAPIqAJg  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   608  
    AAAN0+AABAAAPIqAJh  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   609  
    AAAN0+AABAAAPIqAJi  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   610  
    AAAN0+AABAAAPIqAJj  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61994   611  
    AAAN0+AABAAAPIrAAA  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   0  
    AAAN0+AABAAAPIrAAB  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   1  
    AAAN0+AABAAAPIrAAC  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   2  
    AAAN0+AABAAAPIrAAD  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   3  
    AAAN0+AABAAAPIrAAE  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   4  
    ......  
    AAAN0+AABAAAPIrAJV  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   597  
    AAAN0+AABAAAPIrAJW  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   598  
    AAAN0+AABAAAPIrAJX  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   599  
    AAAN0+AABAAAPIrAJY  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   600  
    AAAN0+AABAAAPIrAJZ  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   601  
    AAAN0+AABAAAPIrAJa  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61995   602  
    AAAN0+AABAAAPIsAAA  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61996   0  
    AAAN0+AABAAAPIsAAB  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61996   1  
    AAAN0+AABAAAPIsAAC  E:\ORACLE\ORADATA\LY\SYSTEM01.DBF   61996   2  
    ......  

这里将得到表T2中所有行的具体位置，包括所在的文件、数据块号和块内的行号。我们可以看到数据的分布情况。
需要注意的是dbms_rowid.rowid_to_absolute_fno函数，定义如下：


    function dbms_rowid.rowid_to_absolute_fno  
    (rowid in rowid,  
    schema_name in varchar2,  
    object_name in varchar2)  
    return number  

1）rowid：rowid；
2）schema_name：用户名，这里是当前用户（user）
3）object_name：对象名，这里是T2

那么，通过上面的描述我们就可以得到通过索引扫描查找数据的步骤：
1）得到索引的数据块，得到索引列和rowid；
2）如果查询只涉及到索引列，则查询结束；
3）否则通过rowid找到数据块，并通过行号定位到数据。
索引结构和索引扫描类型介绍

在这里只讨论B-树索引，B-树索引是一个树状结构。表刚创建时是一个空白，对应的索引将只存在一个根节点，索引高度是1，另外索引还有一个blevel的统计信息用来表示一个索引中的分支层级数，该值为0，通过下面的查询可以得到：


    select index_name,blevel from user_indexes where index_name =upper( 'index_name');  

随着新的数据插入到表中，新的索引条目将被增加到块中，直到块满，这时，Oracle将会分配两个新的索引块并将索引条目加入这两个新的叶子块中，先前的索引块将变为指向新索引块的指针，这个指针包含指向新索引块的相对数据块地址（Relative Block Address,RBA）和相关叶子块中最低索引值。到这时，索引的高度将变为2，blevel值将变为1。
随着表中数据的继续增长，索引块会进一步分裂，高度会继续增长，最终形成一个树状结构：

了解了索引的结构，很容易就能理解索引扫描，索引扫描有很多种不同的类型，但都必须遍历索引结构以搜索到匹配的叶子节点。首先通过一次单块读来获取索引的根块，然后通过多次的单块读来获取路径节点的块，直到叶子节点所在的块（匹配的块），从匹配的叶子节点中获取数据的rowid，在通过rowid使用单块读获取一行数据，因此，如果索引结构的高度为4，则查询一行数据需要读取5个块，4个索引块和1个表数据块。
索引扫描类型包括：索引范围扫描、索引唯一扫描、索引全扫描、索引跳跃扫描和索引快速全扫描。在后面将详细讲述每一种扫描方式的特点和应用范围。