Sql Server之旅——第三站解惑那些背了多年聚集索引的人

说到聚集索引，我想每个码农都明白，但是也有很多像我这样的伪程序员，只能用死记硬背来解决这个问题，什么表中只能建一个聚集索引，然后又扯到了目录查找来帮助读者记忆。。。。问题就在这里，我们不是学文科，，，不需要去死记硬背，，，我们需要的就是能看到在眼里面的真实东西。。。。。我们都喜欢聚集索引，因为它能够把无序的堆表记录变成有序，还玩起了B树。。。这样就把复杂度从N降低到了LogMN。。。这样的话逻辑读，物理读就下来了。

一：现象

1：无索引的情况

还是老规矩，看个例子感受下，首先我有一个Product表，里面没有任何索引，如下图：

从上图中，我悲剧的看到了，物理读是9次，也就说明走了9次硬盘，你也可以想到，走硬盘的目的是为了拿数据，逻辑读有1636次，要注意的是这里的”次“是“页”的意思，也就是在内存中走了1636个数据页，我用dbcc ind 给你看一下，是不是有1636个表数据页。

这里有1637个数据页的原因是第一个是IAM跟踪页。

2：有聚集索引的情况

下面我在Product表中建一个product_idx_productid的聚集索引，然后再次看看io情况，如下图：

当你看到这个”逻辑读“为3次的时候，你是不是已经疯了。。。在多达1636个数据页中找到目标数据，只需3次。。。。这个在算法盲看来是不是神仙下凡？？？当然，，，此物天上有，人间也有。。。既然有，就应该有一种非常强烈的探索欲。。。。看看这里面到底是怎么玩的。。。。。。

二：探索原理

1：探索叶子节点

刚才也说了，聚集索引玩的就是B树，既然是B树，那就有叶子节点和分支节点，专业术语就是度为0的为叶子节点，度>0的叫做分支节点。。。。我想你也听说了，聚集索引是将索引列数据进行排序后放入B树，那为了让你眼见为实，我先建立一个ID无序的3条记录。


insert into Person values(2,'bbbbb')
insert into Person values(3,'ccccc')
insert into Person values(1,'aaaaa')

然后我用dbcc ind 命令查看下3条记录在哪个数据页中，如图：

从图中可以看到，我的三条记录是放在148号数据页中的，然后我导出148号数据页，看看内容是什么。


dbcc traceon(3604)
dbcc page(Ctrip,1,148,1)

从上图中，我们看到了”数据页“中的各个槽位的指向是按照表中的实际存储记录来的，好了，下面我创建个聚集索引，看看实际数据是不是真的有序了？


create clustered index Ctrip_idx_ID on Person(ID)

不过在这里有个有趣的问题，我的148号”表数据页“哪去了？？？也是够奇葩的，换来的确实173号索引页，那为了保证数据完整性，应该是把 148号数据页的内容灌到173索引页里面去了吧？？？？没关系，验证一下。


dbcc traceon(3604)
dbcc page(Ctrip,1,173,1)

通过上面的图，有没有直观的感觉到？数据现在已经是aaaaa,bbbbb,ccccc的模式了。。。有序啦。。。。同时索引页中也保存了148号数据页的字段值，比如ID，Name信息，拿下面的slot0槽位举例：

到此为止，我想你对叶子节点的内容有了个大概的认识，起码没有让你死记硬背了~~~

2 ：探索分支节点

为了让你看到分支节点，我得多灌一些数据进去，好歹要让数据撑破一个索引数据页，这样分支节点索引数据页就出来了，看下面的例子：

从图中可以看到，当我插入1000条数据的时候，已经出现了一个分支节点（120号索引数据页），三个叶子节点（121，126），叶子节点的数据页内容我也说过了，现在我很好奇”分支节点“中保存着什么内容？？？我好兴奋，我要导出120号索引数据页了。。。


dbcc traceon(3604)
dbcc page(Ctrip,1,120,1)

简单分析下slot0：06000000 00ad0000 000100 的内容

00000000：叶子索引页中的最小key值（这里有点特殊，除一行记录不是保存最小值以外，其余都是的），转换为十进制就是0。

ad：叶子索引页的页号，转换为十进制就是173。

1：叶子索引页的文件号，转换为十进制就是1.

不过通过分析，我们看到了，其实分支节点中保存着有两个值，一个childpage的minkey，一个childpage的pageid，同理，其他的槽位也是这样。我们换个参数命令，让结果更直观点，记录中就是保存着”pageID“和”minKey“。

这样的话，我脑海中就有一张图出来了，不知道你现在是否有了？？？？

通过上面的分析，除了第一行记录不是保存子索引页中最小key的值外，其他记录都是提取子索引页中的最小索引键值，这一点要注意。。。也许对sqlserver团队来说，只要判断小于449的话就直接去(1:173)数据页，小于889的直接去(1:121)数据页就可以啦。。。

当你看到这里的时候，不知道你是否已经明白，为什么表中只能有一个聚集索引呢？？？好了，希望对你有所帮助。