Sql Database Performance Indexing Database Indexes

Comprendre Comment fonctionne l’indexation des bases de données

À mesure que les bases de données deviennent plus volumineuses, la récupération efficace des données devient essentielle pour la performance. L’un des mécanismes critiques pour améliorer la vitesse d’accès aux données est l’indexation. Dans cet article de blog, nous allons explorer le concept de l’indexation des bases de données, comment cela fonctionne et sa pertinence dans l’optimisation des requêtes.

Qu’est-ce que l’indexation des bases de données ?

L’indexation dans les bases de données est semblable à avoir un index dans un livre. Elle aide à localiser rapidement des informations sans avoir besoin de parcourir chaque entrée individuellement.

  • Définition : Un index est une structure de données triée qui contient les valeurs d’un champ spécifique dans une table et pointe vers les enregistrements correspondants.
  • But : En créant un index, vous permettez au moteur de base de données d’effectuer des recherches plus rapides en utilisant des algorithmes efficaces comme la recherche binaire.

Pourquoi l’indexation est-elle nécessaire ?

Lorsque les données sont stockées sur disque, elles sont organisées en blocs, rendant les opérations d’accès crucialement dépendantes de l’efficacité avec laquelle ces blocs peuvent être recherchés. Voici un aperçu :

  • Structure de données : Les blocs de disque sont similaires à des listes chaînées, contenant des données et des pointeurs vers le bloc suivant.
  • Efficacité de la recherche :
    • Sans indexation : La recherche dans un champ non trié utilise une recherche linéaire, nécessitant en moyenne (N + 1) / 2 accès aux blocs, où N est le nombre de blocs.
    • Avec indexation : Un champ trié permet une recherche binaire, réduisant considérablement le nombre moyen d’accès aux blocs à log2 N.

Comment fonctionne l’indexation ?

Pour comprendre comment l’indexation opère, considérons un schéma de base de données simple :

Schéma de base de données d’exemple

Nom du champ       Type de données  Taille sur disque
id (Clé primaire)  INT non signé   4 octets
firstName         Char(50)        50 octets
lastName          Char(50)        50 octets
emailAddress      Char(100)       100 octets

Scénarios d’exemple

  1. Recherche linéaire sur un champ non trié (par exemple, firstName) :

    • Avec 5 millions d’enregistrements, la recherche moyenne impliquerait 1 million d’accès aux blocs - un drain significatif sur les ressources.

  2. Recherche binaire sur un champ trié (par exemple, id) :

    • Ici, vous n’avez besoin que d’environ 20 accès aux blocs, illustrant l’efficacité gagnée grâce à l’indexation.

L’impact de l’indexation sur la performance des requêtes

Lorsqu’un index est créé pour un champ spécifique, la nouvelle structure se compose des valeurs du champ et des pointeurs vers les enregistrements originaux :

Schéma d’index pour firstName

Nom du champ       Type de données  Taille sur disque
firstName         Char(50)       50 octets
(pointeur d'enregistrement) Special        4 octets
  • Cela signifie qu’il y a moins d’enregistrements à filtrer :
    • Les recherches indexées nécessitent maintenant seulement environ 20 accès aux blocs en utilisant la recherche binaire contre 1 million sans indexation.

Quand l’indexation doit-elle être utilisée ?

Bien que l’indexation améliore la vitesse des recherches, elle nécessite également un espace supplémentaire et peut avoir un impact sur les opérations d’insertion et de suppression. Voici quelques considérations clés :

  • Espace disque : N’oubliez pas que la création d’indices augmente considérablement l’espace total utilisé.
  • Cardinalité des champs : Une haute cardinalité (unicité) des valeurs des champs améliore l’efficacité de l’indexation. Pour les champs à faible cardinalité, les gains de performance peuvent ne pas justifier l’utilisation supplémentaire des ressources.
  • Évitez le sur-indexage : Trop d’indices peuvent conduire à une utilisation excessive du disque et ralentir les opérations d’écriture.

Conclusion

L’indexation des bases de données est un composant essentiel pour gérer efficacement de grands ensembles de données. En appliquant de manière réfléchie des stratégies d’indexation, vous pouvez considérablement améliorer la performance de recherche tout en étant conscient des compromis impliqués.

En comprenant ces principes, les administrateurs de bases de données et les développeurs peuvent optimiser efficacement leurs bases de données, en s’assurant qu’ils exploitent la véritable puissance de l’indexation pour répondre à leurs besoins en matière de récupération de données.