Производительность некластеризованных индексов в кучах по сравнению с кластерными индексами


39

В этой Белой книге 2007 года сравнивается производительность для отдельных операторов выбора / вставки / удаления / обновления и выбора диапазона в таблице, организованной в виде кластеризованного индекса, по сравнению с таблицей, организованной в виде кучи с некластеризованным индексом в тех же ключевых столбцах, что и элемент конфигурации. стол.

Как правило, опция кластеризованного индекса показала лучшие результаты в тестах, поскольку поддерживается только одна структура и нет необходимости в поиске закладок.

Одним из потенциально интересных случаев, не рассматриваемых в статье, было бы сравнение некластеризованного индекса в куче с некластеризованным индексом в кластеризованном индексе. В этом случае я ожидал, что куча может работать даже лучше, так как когда-то на уровне листьев NCI SQL Server имеет RID, которому нужно следовать напрямую, а не обходить кластерный индекс.

Кто-нибудь знает о подобном официальном тестировании, которое было проведено в этой области, и если да, каковы были результаты?

Ответы:


41

Для проверки вашего запроса я создал 2 таблицы по этой схеме:

  • 7,9 миллиона записей, представляющих информацию о балансе.
  • поле идентичности от 1 до 7,9 миллионов
  • числовое поле, объединяющее записи примерно в 500 тыс. групп.

Первая вызванная таблица heapполучила некластеризованный индекс на поле group. Вторая вызванная таблица clustполучила кластеризованный индекс в последовательном поле keyи некластеризованный индекс в поле.group

Тесты проводились на процессоре I5 M540 с 2-мя гиперпоточными ядрами, 4 Гб памяти и 64-битной Windows 7.

Microsoft SQL Server 2008 R2 (RTM) - 10.50.1600.1 (X64) 
Apr  2 2010 15:48:46 
Developer Edition (64-bit) on Windows NT 6.1 <X64> (Build 7601: Service Pack 1)  

Обновление от 9 марта 2011 года : я сделал второй более обширный тест, запустив следующий код .net и ведя журнал Duration, CPU, Reads, Writes и RowCounts в Sql Server Profiler. (Используемый CommandText будет упомянут в результатах.)

ПРИМЕЧАНИЕ. ЦП и длительность выражаются в миллисекундах.

  • 1000 запросов
  • ноль запросов ЦП исключены из результатов
  • 0 затронутых строк исключаются из результатов
int[] idList = new int[] { 6816588, 7086702, 6498815 ... }; // 1000 values here.
using (var conn = new SqlConnection(@"Data Source=myserver;Initial Catalog=mydb;Integrated Security=SSPI;"))
            {
                conn.Open();
                using (var cmd = new SqlCommand())
                {
                    cmd.Connection = conn;
                    cmd.CommandType = CommandType.Text;
                    cmd.CommandText = "select * from heap where common_key between @id and @id+1000"; 
                    cmd.Parameters.Add("@id", SqlDbType.Int);
                    cmd.Prepare();
                    foreach (int id in idList)
                    {
                        cmd.Parameters[0].Value = id;

                        using (var reader = cmd.ExecuteReader())
                        {
                            int count = 0;
                            while (reader.Read())
                            {
                                count++;
                            }
                            Console.WriteLine(String.Format("key: {0} => {1} rows", id, count));
                        }
                    }
                }
            }

Конец обновления 9 марта 2011 года .

ВЫБЕРИТЕ производительность

Чтобы проверить номера производительности, я выполнил следующие запросы один раз для таблицы кучи и один раз для таблицы clust:

select * from heap/clust where group between 5678910 and 5679410
select * from heap/clust where group between 6234567 and 6234967
select * from heap/clust where group between 6455429 and 6455729
select * from heap/clust where group between 6655429 and 6655729
select * from heap/clust where group between 6955429 and 6955729
select * from heap/clust where group between 7195542 and 7155729

Результаты этого теста для heap:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- --------
1503  1510  31ms  309ms
401   405   15ms  283ms
2700  2709  0ms   472ms
0     3     0ms   30ms
2953  2962  32ms  257ms
0     0     0ms   0ms

Обновление от 9 марта 2011 года : cmd.CommandText = "select * from heap where group between @id and @id+1000";

  • 721 строка имеет> 0 ЦП и влияет на более чем 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1001      69788    6368         -         
Cpu            15        374      37   0.00754
Reads        1069      91459    7682   1.20155
Writes          0          0       0   0.00000
Duration   0.3716   282.4850 10.3672   0.00180

Конец обновления 9 марта 2011 года .


для таблицы clustрезультаты:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- --------
1503  4827  31ms  327ms
401   1241  0ms   242ms
2700  8372  0ms   410ms
0     3     0ms   0ms
2953  9060  47ms  213ms
0     0     0ms   0ms

Обновление от 9 марта 2011 года : cmd.CommandText = "select * from clust where group between @id and @id+1000";

  • 721 строка имеет> 0 ЦП и влияет на более чем 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1001      69788    6056         -
Cpu            15        468      38   0.00782
Reads        3194     227018   20457   3.37618
Writes          0          0       0       0.0
Duration   0.3949   159.6223 11.5699   0.00214

Конец обновления 9 марта 2011 года .


ВЫБЕРИТЕ С СОЕДИНЕНИЕМ производительности

cmd.CommandText = "select * from heap/clust h join keys k on h.group = k.group where h.group between @id and @id+1000";


Результаты этого теста для heap:

873 строки имеют> 0 процессоров и влияют на более чем 0 строк

Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1009       4170    1683         -
Cpu            15         47      18   0.01175
Reads        2145       5518    2867   1.79246
Writes          0          0       0   0.00000
Duration   0.8215   131.9583  1.9095   0.00123

Результаты этого теста для clust:

865 строк имеют> 0 процессоров и влияют более чем на 0 строк

Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1000       4143    1685         -
Cpu            15         47      18   0.01193
Reads        5320      18690    8237   4.97813
Writes          0          0       0   0.00000
Duration   0.9699    20.3217  1.7934   0.00109

ОБНОВЛЕНИЕ производительности

Вторая группа запросов - это операторы обновления:

update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 5678910 and 5679410
update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 6234567 and 6234967
update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 6455429 and 6455729
update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 6655429 and 6655729
update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 6955429 and 6955729
update heap/clust set amount = amount + 0 where group between 7195542 and 7155729

Результаты этого теста для heap:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
1503  3013  31ms  175ms
401   806   0ms   22ms
2700  5409  47ms  100ms
0     3     0ms   0ms
2953  5915  31ms  88ms
0     0     0ms   0ms

Обновление от 9 марта 2011 года : cmd.CommandText = "update heap set amount = amount + @id where group between @id and @id+1000";

  • 811 строк имеют> 0 процессоров и влияют на более чем 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1001      69788    5598       811         
Cpu            15        873      56   0.01199
Reads        2080     167593   11809   2.11217
Writes          0       1687     121   0.02170
Duration   0.6705   514.5347 17.2041   0.00344

Конец обновления 9 марта 2011 года .


Результаты этого теста для clust:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
1503  9126  16ms  35ms
401   2444  0ms   4ms
2700  16385 31ms  54ms
0     3     0ms   0ms 
2953  17919 31ms  35ms
0     0     0ms   0ms

Обновление от 9 марта 2011 года : cmd.CommandText = "update clust set amount = amount + @id where group between @id and @id+1000";

  • 853 строки имеют> 0 ЦП и влияют более чем на 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1001      69788    5420         -
Cpu            15        594      50   0.01073
Reads        6226     432237   33597   6.20450
Writes          0       1730     110   0.01971
Duration   0.9134   193.7685  8.2919   0.00155

Конец обновления 9 марта 2011 года .


УДАЛИТЬ отметки

третья партия запросов, которые я выполнил, - операторы удаления

delete heap/clust where group between 5678910 and 5679410
delete heap/clust where group between 6234567 and 6234967
delete heap/clust where group between 6455429 and 6455729
delete heap/clust where group between 6655429 and 6655729
delete heap/clust where group between 6955429 and 6955729
delete heap/clust where group between 7195542 and 7155729

Результат этого теста для heap:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
1503  10630 62ms  179ms
401   2838  0ms   26ms
2700  19077 47ms  87ms
0     4     0ms   0ms
2953  20865 62ms  196ms
0     4     0ms   9ms

Обновление от 9 марта 2011 года : cmd.CommandText = "delete heap where group between @id and @id+1000";

  • 724 строки имеют> 0 ЦП и влияют более чем на 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts     192      69788    4781         -
Cpu            15        499      45   0.01247
Reads         841     307958   20987   4.37880
Writes          2       1819     127   0.02648
Duration   0.3775  1534.3383 17.2412   0.00349

Конец обновления 9 марта 2011 года .


Результат этого теста для clust:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
1503  9228  16ms  55ms
401   3681  0ms   50ms
2700  24644 46ms  79ms
0     3     0ms   0ms
2953  26955 47ms  92ms
0     3     0ms   0ms

Обновление от 9 марта 2011 года :

cmd.CommandText = "delete clust where group between @id and @id+1000";

  • 751 ряд имеет> 0 процессоров и влияет на более чем 0 строк
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts     144      69788    4648         -
Cpu            15        764      56   0.01538
Reads         989     458467   30207   6.48490
Writes          2       1830     127   0.02694
Duration   0.2938  2512.1968 24.3714   0.00555

Конец обновления 9 марта 2011 года .


ВСТАВИТЬ отметки

Последняя часть теста - это выполнение операторов вставки.

вставить в кучу / clust (...) значения (...), (...), (...), (...), (...), (...)


Результат этого теста для heap:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
6     38    0ms   31ms

Обновление от 9 марта 2011 года :

string str = @"insert into heap (group, currency, year, period, domain_id, mtdAmount, mtdAmount, ytdAmount, amount, ytd_restated, restated, auditDate, auditUser)
                    values";

                    for (int x = 0; x < 999; x++)
                    {
                        str += string.Format(@"(@id + {0}, 'EUR', 2012, 2, 0, 100, 100, 1000 + @id,1000, 1000,1000, current_timestamp, 'test'),  ", x);
                    }
                    str += string.Format(@"(@id, 'CAD', 2012, 2, 0, 100, 100, 1000 + @id,1000, 1000,1000, current_timestamp, 'test') ", 1000);

                    cmd.CommandText = str;
  • 912 операторов имеют> 0 CPU
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1000       1000    1000         -
Cpu            15       2138      25   0.02500
Reads        5212       7069    6328   6.32837
Writes         16         34      22   0.02222
Duration   1.6336   293.2132  4.4009   0.00440

Конец обновления 9 марта 2011 года .


Результат этого теста для clust:

rows  reads CPU   Elapsed 
----- ----- ----- -------- 
6     50    0ms   18ms

Обновление от 9 марта 2011 года :

string str = @"insert into clust (group, currency, year, period, domain_id, mtdAmount, mtdAmount, ytdAmount, amount, ytd_restated, restated, auditDate, auditUser)
                    values";

                    for (int x = 0; x < 999; x++)
                    {
                        str += string.Format(@"(@id + {0}, 'EUR', 2012, 2, 0, 100, 100, 1000 + @id,1000, 1000,1000, current_timestamp, 'test'),  ", x);
                    }
                    str += string.Format(@"(@id, 'CAD', 2012, 2, 0, 100, 100, 1000 + @id,1000, 1000,1000, current_timestamp, 'test') ", 1000);

                    cmd.CommandText = str;
  • 946 операторов имеют> 0 CPU
Counter   Minimum    Maximum Average  Weighted
--------- ------- ---------- ------- ---------
RowCounts    1000       1000    1000         -      
Cpu            15       2403      21   0.02157
Reads        6810       8997    8412   8.41223
Writes         16         25      19   0.01942
Duration   1.5375   268.2571  6.1463   0.00614

Конец обновления 9 марта 2011 года .


Выводы

Хотя при доступе к таблице с кластеризованным и некластеризованным индексом (при использовании некластеризованного индекса) происходит больше логических операций чтения, результаты производительности таковы:

  • Операторы SELECT сравнимы
  • Операторы UPDATE быстрее с кластерным индексом на месте
  • Операторы DELETE быстрее с кластерным индексом на месте
  • Операторы INSERT быстрее с кластерным индексом на месте

Конечно, мой тест был очень ограничен для конкретного вида таблицы и с очень ограниченным набором запросов, но я думаю, что на основе этой информации мы уже можем начать говорить, что практически всегда лучше создать кластерный индекс для вашей таблицы.

Обновление от 9 марта 2011 года :

Как видно из добавленных результатов, выводы по ограниченным тестам не были правильными в каждом случае.

Взвешенная продолжительность

Результаты теперь показывают, что единственными операторами, которые получают выгоду от кластеризованного индекса, являются операторы обновления. Другие операторы примерно на 30% медленнее в таблице с кластерным индексом.

Некоторые дополнительные графики, где я составил график взвешенной продолжительности на запрос для кучи против clust. Взвешенная куча длительности и кластеризация для выбора

Взвешенная куча длительности и кластеризация для соединения

Взвешенная куча длительности и кластеризованная для обновления

Взвешенная куча длительности и кластеризованная для удаления

Как видите, профиль производительности для операторов вставки довольно интересен. Пики вызваны несколькими точками данных, выполнение которых занимает намного больше времени. Взвешенная куча длительности и кластеризация для вставки

Конец обновления 9 марта 2011 года .


@Martin Я постараюсь запустить это на сервере с несколькими таблицами с 500 миллионами записей, когда найду время на следующей неделе.
Филип Де Вос

Я сомневаюсь в достоверности этого теста. Некоторые части требуют серьезного внимания, например, производительность INSERT, утверждающая, что кластеризованный индекс работает быстрее - в версии CLUST было больше операций чтения, но затраченное время меньше. Лично я бы проигнорировал истекшее время в пределах 10 секунд миллисекунд (временная изменчивость) - это означает меньше, чем число считываний.

Посмотрите, как продолжается дискуссия Кимберли Триппа о кластеризованном индексе, где она объясняет, почему большинство (если не все) операций с кластеризованной таблицей выполняются быстрее, чем с кучей - некоторые противоречат вашим результатам ...
marc_s

1
@Martin, @Richard, @marc_s. Я сейчас работаю над более серьезным тестом. Я надеюсь, что смогу добавить результаты позже сегодня.
Филип Де Вос

1
@ Филип - Ух ты! Вы определенно заслуживаете награды за всю тяжелую работу, которую вы вложили в этот ответ. Хотя, как вы совершенно справедливо отметили, это был один тест на конкретном виде таблицы с очень ограниченным набором запросов, и пробег, несомненно, будет варьироваться.
Мартин Смит

12

Как очень хорошо объясняет Кимберли Трипп, королева индексации, в своем посте в блоге Дебаты по кластерным индексам продолжаются ... , имея ключ кластеризации на таблице базы данных, в значительной степени ускоряет все операции - не только SELECT.

SELECT обычно медленнее в куче по сравнению с кластеризованной таблицей, если вы выберете хороший ключ кластеризации - что-то вроде INT IDENTITY. Если вы используете действительно очень плохой ключ кластеризации, такой как GUID или составной ключ с большим количеством компонентов переменной длины, тогда, но только тогда, куча может быть быстрее. Но в этом случае вам действительно нужно сначала очистить дизайн базы данных ...

Так что, в общем, я не думаю, что есть какая-то точка в куче - выберите хороший, полезный ключ кластеризации, и вы должны извлечь выгоду во всех отношениях.


3
Это не ответ. Мартин довольно хорошо разбирается в SQL Server; Этот вопрос был направлен на то, чтобы получить проверенные результаты, проверенные в реальных условиях, а не на теории.

В связанной статье Кимберли Триппа предполагается, что все некластеризованные индексы покрыты. Если это так, то поиска не будет, и преимущество кучи в поисках будет сведено на нет. Это не тот мир, в котором живет большинство из нас. В наших случаях попытка спроектировать все или большинство наших некластеризованных индексов создает собственные проблемы.

@ dbaguy52: как вы думаете, почему Ким Трипп предполагает, что все индексы NC охватывают? Я не вижу никакого представления об этом в ее сообщении в блоге ... пожалуйста, объясните более подробно, что заставляет вас верить, что это так (или это ее предположение)
marc_s

7

Только что натолкнулся на эту статью от Джо Чанга, в которой рассматривается этот вопрос. Вставил свои выводы ниже.

Рассмотрим таблицу, для которой индексы имеют глубину 4, так что есть корневой уровень, 2 промежуточных уровня и конечный уровень. Поиск по индексу для одного ключа индекса (то есть без поиска ключа) сгенерирует 4 логических ввода-вывода (LIO). Теперь рассмотрим, требуется ли поиск ключа. Если таблица имеет кластерный индекс также глубиной 4, при каждом поиске ключа генерируется 4 LIO. Если таблица была кучей, каждый поиск ключа генерирует 1 LIO. В действительности поиск ключа в куче обходится на 20-30% дешевле, чем поиск ключа в кластеризованном индексе, а не где-то близко к соотношению LIO 4: 1.


1
Интересно отметить, что цитата от Джо Чанга определила преимущество в эффективности на 20-30% для куч, основываясь на его предположениях, что в значительной степени является тем же преимуществом, которое было определено в обновлении статьи от 9 марта.
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.