索引碎片

一、什么是索引碎片？

由于表上有过度地插入、修改和删除操作,索引页被分成多抉就形成了索引碎片,如果 索引碎片严重,那扫描索引的时间就会变长,甚至导致索引不可用,因此数据检索操作就慢 来， 索引碎片有两种类型的索引碎片:内部碎片和外部碎片。

二、索引碎片分类

1、内部碎片

为了有效地使用内存并使内存产生更少的片段，有必要对内存进行分页。内存用在页面中。最后一页通常不填充，因此形成内部片段。

2、外部碎片

为了共享片段，在片段交换时形成外部片段。例如，在5K段被调出后，一个4K段进入并放在原来的5K位置，从而形成1K外部片段。

三、碎片的产生

内部碎片：我们创建一个表,这个表每个行由int(4字节)Char(999字节)和 varchar(0字节组成),所以每 行为1003个字节则8行占用空间1003*8=8024字节加上一些内部开销,可以容纳在一个页面。↓

--创建一个表

CREATE TABLE TableToTest

(

Id int PRIMARY KEY,

Name char(999),

Description nvarchar(500)

)

--插入数据

DECLARE @count int

SET @count=1

WHILE(@count<9)

BEGIN

INSERT TableToTest VALUES(@count,'xxx','')

SET @count +=1

END

修改其中的一条数据

UPDATE TableToTest SET Description='1234567890' where Id=8

得到结果：

DBCC showcontig 查看索引碎片

DBCC showcontig('bsscost'): --显示指定表的所有索引的碎片信息。

扫描页数：如果你知道行的近似尺寸和表或索引里的行数，那么你可以估计出索引里的页数。看看扫描页数(如果明显比估计的页数要高，说明存在内部碎片)。

扫描区数：用扫描页数除以8,四舍五入到下一个最高值。该值应该和DBCC SHOWCONTIG返回的扫描扩展盘区数一致

如果DBCC SHOWCONTIG返回的数高，说明存在外部碎片。碎片的严重程度依赖于刚才显示的值比估计值高多少(扫描区数=扫描页数/8 如果过高说明有外部碎片)

区切换次数：该数应该等于扫描扩展盘区数减1。高了则说明有外部碎片(理论值=扫描区数-1)。

每个扩展盘区上的平均页数：该数是扫描页数除以扫描扩展盘区数(一般是8。小于8说明有外部碎片)

扫描密度［最佳值:实际值］：DBCC SHOWCONTIG返回最有用的一个百分比。这是扩展盘区的最佳值和实际值的比率。该百分比应该尽可能靠近100％。低了则说明有外部碎片(百分比 越高越好)。

逻辑扫描碎片：无序页的百分比。该百分比应该在0％到10％之间，高了则说明有外部碎片(越低越好)。

扩展盘区扫描碎片：无序扩展盘区在扫描索引叶级页中所占的百分比。该百分比应该是0％，高了则说明有外部碎片(越低越好)。

每页上的平均可用字节数：所扫描的页上的平均可用字节数。越高说明有内部碎片，不过在你用这个数字决定是否有内部碎片之前，应该考虑fill factor(填充因子)(越低越好)。

平均页密度(完整)：每页上的平均可用字节数的百分比的相反数。低的百分比说明有内部碎片(越高越好)。

sql 查看索引碎片--查看碎片

SELECT

page_count 页数,

avg_page_space_used_in_percent 索引内部碎片的百分比,

record_count 记录计数,

avg_record_size_in_bytes 分段的大小,

avg_fragment_size_in_pages 分段的大小,

avg_fragmentation_in_percent 索引内部碎片的百分比

FROM sys.dm_db_index_physical_stats(DB_ID('TestServer'),OBJECT_ID('TableToTest'),NULL,NULL,'sampled')

当前存在了内部碎片！

注：当修改了 第一页的数据之后，第一页的数据大于8060字节，存储不下 页进行分裂了，产生了内部索引碎片。

并且 不会将修改的数据单独分到第二页，索引B+树存储，会让存储尽量平衡，以减少检索层级  示意图

且一般情况下SQL Server数据库默认设置有20%的填充因子(可设置)，既新建页80%存数据，20%为update和insert预留。

另外，在插入1~8之后 9之前，很可能数据库在这段时间有N多新增数据，也就是在物理结构上 页1 和 页2 无法连续。这就无法避免的产生了外部碎片

四、内部碎片和外部碎片的影响

1.外部碎片对于性能的影响上面说过,主要是在于需要进行更多的跨区扫描,从而造成更多的 IO操作。

2.内部碎片会造成数据行分布在更多的页中,从而加重了扫描的页树,也会降低査询性能。

五、 索引碎片的理解

这里的索引碎片可以理解为索引数据页中的一些空隙，这应该如何理解呢？假如某一个页里面是满的，比如是8K，如果存在25%的空隙，那么真正有效的数据只有75%，举个简单的例子比如某个表格的索引数据有100个页，但是碎片率是25%，所以这100个换页面里面只有75个页面的数据是有效的。所以在索引的碎片率非常高的情况下，索引的效率就会非常低，因为其IO的使用率也会非常低。 索引碎片既指索引文件页中的空白空间；又指被Page Split的索引页；还指索引失序的数据页。前面两种我们称之为索引内部碎片，后面一种我们叫着索引外部碎片。这些操作带来的后果是：更新操作可能导致失序(out of order)；删除操作导致空白条目(empty space)；插入操作导致分页(page split)。结果就是最终形成电话簿(类似于索引)的碎片外部碎片和内部碎片。由于SQL Server读取数据的最小单位是数据页，而不是单条记录，所以，相同的查询语句需要SQL Server读取更多的磁盘宽度，加之索引碎片会浪费更多的内存资源来存放读取到的数据。因此，碎片化程度越高意味着更高的内存使用浪费和更低的查询性能。微软建议索引碎片率在5%到30%之间，做索引重组；碎片率超过30%，做索引重建工作。

内部碎片:就好比2居室就住了一个人，空余一间居室。行分布在更多的页中，内部碎片会造成数据行分布在更多的页中，从而加重了扫描的页树，也会降低查询性能.

外部碎片:就好比我有2间居室，但不在一个屋子里。外部碎片多，则需要进行更多的跨区扫描，从而造成更多的IO操作

解决索引碎片的方法其实很简单，也就是进行一个Rebuild Indexes的操作，做完这个操作之后统计信息会被更新，相应的执行计划中的缓存信息也会被清空，

当相同的语句再过来的时候，SQL Server就会重新进行执行计划的评估和选择，并获得更好的执行计划。

*生产环境重建索引注意

在产品环境中重建索引需要十分小心，原因是：重建索引会消耗大量的系统I/O读写资源。

重建索引会导致查询进程的死锁或者锁等待，尤其是非企业版SQL Server(企业版可以使用ONLINE选项来最大限度规避这个问题)。

重建索引会导致数据库日志文件暴涨，而因此会给Database Mirroring、Log Shipping和Backup带来压力。

因为Rebuild Indexes是一个IO密集型的操作，所以会非常消耗IO,所以，请选择业务低谷期进行索引碎片重整的操作。

六、 对于碎片的解决办法

基本上所有解决办法都是基于对索引的重建和整理，只是方式不同

1.删除索引并重建

这种方式并不好.在删除索引期间，索引不可用.会导致阻塞发生。而对于删除聚集索引，则会导致对应的非聚集索 引重建两次(删除时重建，建立时再重建).虽然这种方法并不好，但是对于索引的整理最为有效

2.使用DROP_EXISTING语句重建索引

为了避免重建两次索引，使用DROP_EXISTING语句重建索引，因为这个语句是原子性的，不会导致非聚集索引重建 两次，但同样的，这种方式也会造成阻塞

3.使用ALTER INDEX REBUILD语句重建索引(DBCC DBREINDEX)

使用这个语句同样也是重建索引，但是通过动态重建索引而不需要卸载并重建索引.是优于前两种方法的，但依旧会造 成   阻塞。可以通过ONLINE关键字减少锁，但会造成重建时间加长.

4.使用ALTER INDEX REORGANIZE(DBCC INDEXDEFRAG)

这种方式不会重建索引，也不会生成新的页，仅仅是整理，当遇到加锁的页时跳过，所以不会造成阻塞。但同时，整 理效果会差于前三种.

avg_fragmentation_in_percent:索引碎片百分比，如果碎片小于10%~20%，碎片不太可能会成为问题，如果索引碎片在20%~40%，碎片可能成为问题，但是可以通过索引重组(DROP_EXISTING)来消除索引解决，大规模的碎片(当碎片大于40%)，可能要求索引重建(DBCC DBREINDEX)。

七、填充因子

用来设置页的使用情况，值:0-100 以避免页拆分。使用填充因子会减少更新或者插入时的分页次数，但由于需要更多的页，则会对应的损失查找性能 ，填充因子的概念(预留一定的空间存放插入和更新新增加的数据，以避免页拆分)重建索引固然可以解决碎片的问题.但是重建索引的代价不仅仅是麻烦，还会造成阻塞。影响使用.而对于数据比较少的情况下，重建索引代价并不大。而当索引本身超过百兆的时候。重建索引的时间将会很让人蛋疼.填充因子的作用正是如此。对于默认值来说，填充因子为0(0和100表示的是一个概念),则表示页面可以100%使用。所以会遇到前面update或insert时，空间不足导致分页.通过设置填充因子，可以设置页面的使用程度:使用填充因子会减少更新或者插入时的分页次数，但由于需要更多的页，则会对应的损失查找性能.

如何设置填充因子的值

如何设置填充因子的值并没有一个公式或者理念可以准确的设置。使用填充因子虽然可以减少更新或者插入时的分页，但同时因为需要更多的页，所以降低了查询的性能和占用更多的磁盘空间.如何设置这个值进行trade-off需要根据具体的情况来看.

具体情况要根据对于表的读写比例来看,此处列出比较合适的值:

1.当读写比例大于100：1时，不要设置填充因子，100%填充

2.当写的次数大于读的次数时，设置50%-70%填充

3.当读写比例位于两者之间时80%-90%填充

性能.