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  • SQL Server 堆表与栈表的对比(大表)

    • 环境准备

    使用1个表,生成1000万行来进行性能对比(勉强也算比较大了),对比性能差别。

    为了简化过程,不提供生成随机数据的过程。该表初始为非聚集索引(堆表),测试过程中会改为聚集索引(栈表)。

    CREATE TABLE [dbo].[TC_1](
        [sys_guid] [nvarchar](50) NOT NULL,        -- 主键,非聚集索引
        [valueF] [decimal](18, 2) NOT NULL,
        [valueN] [bigint] NOT NULL,
        [c] [bigint] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
        [g] [int] NOT NULL,                        -- 1-4的随机整数,相当于随机分成4组(接近平均分)
     CONSTRAINT [PK_TC_1] PRIMARY KEY NONCLUSTERED 
    (
        [sys_guid] ASC
    )WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
    ) ON [PRIMARY]
    
    GO
    -- 先使用非聚集索引,再改为聚集索引进行相同查询
    CREATE NONCLUSTERED INDEX [IX_TC_1_c] ON [dbo].[TC_1]
    (
        [c] ASC
    )WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
    GO
    CREATE NONCLUSTERED INDEX [IX_TC_1_g] ON [dbo].[TC_1]
    (
        [g] ASC
    )WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
    GO
    SELECT COUNT(*) FROM dbo.TC_1
    SELECT TOP 10 * FROM dbo.TC_1

    找出一行用于产生seek执行计划(用以下查询任挑一行):

    SELECT TOP 10 * FROM dbo.TC_1 ORDER BY NEWID()

    • 语句准备
    -- 将c列的索引改为聚集索引的语句(时间会比较久):
    DROP INDEX IX_TC_1_c ON dbo.TC_1
    GO
    CREATE CLUSTERED INDEX IX_TC_1_c ON dbo.TC_1
        (
        c
        ) WITH( STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
    GO
    -- 清除缓存,每次测试前执行一下
    CHECKPOINT
    DBCC DROPCLEANBUFFERS

    比较以下几种常见的查询形式在堆表和栈表下的表现:

    SELECT * FROM dbo.TC_1 WHERE c=6940451 -- 1.一般期望索引seek
    SELECT * FROM dbo.TC_1 WHERE sys_guid=N'710C4412FBA1962DAB48D66184BF62CE' -- 2.一般期望索引seek
    SELECT COUNT(*) FROM dbo.TC_1 -- 3.一般期望索引scan(基本不可能seek)
    SELECT avg(valueF),avg(valueN) FROM dbo.TC_1 WHERE g = 1 GROUP BY g -- 4.一般只能是scan
    • 进行测试

    打开实际的执行计划和客户端统计信息,开始对比测试

    运行以下语句打开时间和IO统计消息:

    SET STATISTICS IO ON;
    SET STATISTICS TIME ON;
    • 如何对比

      执行时间与计算机整体状态有关,差别不大时我们不作为可靠结果去对比。由于我们总是清除缓存后再执行查询,因此读取次数是稳定的,这是对比的重点。

      逻辑读与物理读,哪个更重要呢?

      参考资料1 http://www.cnblogs.com/CareySon/archive/2011/12/23/2299127.html

      参考资料2 http://www.canway.net/Original/shujuku/012CE2016.html

      其中有一个结论:

         

      关于时间的对比,参考资料 http://www.cnblogs.com/xqhppt/p/4041799.html

      其中有一个结论:

        

    • 对比结果

        红色表示对比结果相对更好一点。

        普通√表示可以或基本可以满足需求。

    SELECT * FROM dbo.TC_1 WHERE c=6940451 -- 1.一般期望索引seek
      堆表 栈表
    执行计划  
    结果  
    消息

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 282 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 1,逻辑读取 4 次,物理读取 4 次,预读 0 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 388 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 分析和编译时间: 

    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 153 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 1,逻辑读取 3 次,物理读取 3 次,预读 0 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 46 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    客户端统计信息
    对比  √
    栈表具有非常微弱的优势,这类查询一般只会返回很少的行,因此也可以认为差别不大。
    SELECT * FROM dbo.TC_1 WHERE sys_guid=N'710C4412FBA1962DAB48D66184BF62CE' -- 2.一般期望索引seek
      堆表 栈表
    执行计划  
    结果  
    消息

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 116 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 0,逻辑读取 5 次,物理读取 5 次,预读 0 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 31 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 65 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 0,逻辑读取 7 次,物理读取 7 次,预读 0 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 281 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    客户端统计信息
    对比  √
    两者几乎一样。也可以认为堆表具有非常微弱的优势,因为栈表的逻辑读取次数略高于堆表。

     

    SELECT COUNT(*) FROM dbo.TC_1 -- 3.一般期望索引scan(基本不可能seek)
      堆表 栈表
    执行计划
    结果  
    消息

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 5,逻辑读取 22454 次,物理读取 1 次,预读 22330 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 780 毫秒,占用时间 = 6946 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 37 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 5,逻辑读取 22450 次,物理读取 1 次,预读 22337 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 889 毫秒,占用时间 = 5021 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    客户端统计信息
    对比  √
    可以认为基本没差别。
    SELECT avg(valueF),avg(valueN) FROM dbo.TC_1 WHERE g = 1 GROUP BY g -- 4.一般只能是scan
      堆表 栈表
    执行计划
    结果
    消息

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 166 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 5,逻辑读取 135137 次,物理读取 0 次,预读 135137 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 1389 毫秒,占用时间 = 10819 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 43 毫秒。

    (1 行受影响)
    表 'TC_1'。扫描计数 5,逻辑读取 135816 次,物理读取 1 次,预读 135433 次,lob 逻辑读取 0 次,lob 物理读取 0 次,lob 预读 0 次。

    (1 行受影响)

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 1108 毫秒,占用时间 = 22514 毫秒。
    SQL Server 分析和编译时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    SQL Server 执行时间:
    CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

    客户端统计信息
    对比    √
    堆表具有微弱优势(聚集索引扫描,实际上就等于表扫描了)
    • 结论

      现实中大表的使用往往不可能只经过聚集索引去查找或统计,也往往会有多个索引,有些甚至高达20个以上的索引(这里不讨论其合理性)。

      分两种情况讨论:

        1.OLTP:一般认为以1、2、3三类语句为主,再考虑到高并发特点,还必须尽可能避免死锁,并提供一个可以接受的性能,从中找到一个比较满意的平衡点。由于若有修改聚集索引键会引起的所有非聚集索引更新,因此,可以认为栈表比堆表更有可能发生死锁(相同的写入操作涉及的索引可能更多),除非聚集索引是采用单向递增且永不更改的列,否则这将可能引起噩梦般的死锁频发。而堆表不存在某一个索引键修改就能引起其它所有索引的更新,可以认为其写入操作涉及的资源都是直接所需(相同的写入操作涉及的索引只是必需的范围),因此死锁的可能性相对更低。再看两者的性能表现差距,对于人类体验来说,大多数时候是感觉不到的。因此在OLTP系统中,为了减少死锁可能性,可以认为堆表更具有广泛适用性。

          那么,栈表是否就没用了呢?答案当然是否定的。

          如果能选择出一些单向递增且永不更改(或基本不会更改)的列,并且大部分查询也必须使用这些列作为条件(至少有一个必须的列),在这种情况下,使用满足这些条件的列作为聚集索引,并且选择这些列中使用率最高的一列作为聚集索引的第一列,这通常是会比堆表更好的。

          只不过OLTP系统往往查询(包括读和写)是多样化的,避免死锁往往会更重要,因此,在不确定聚集索引是否合理时,使用堆表系统会更稳定;当然,性能上相应的可能会有所降低,只要在能接受的范围内,堆表可以说是更稳妥的选择。

        2.OLAP:一般认为3、4两类语句的性能表现更重要,且不存在高并发写入操作(多是夜间定时批量更新)。在表扫描上,堆表反而具有微弱优势,这可能比较出人意料。我认为这应该是由于聚集索引扫描过程中需要访问更多的磁盘,因为聚集索引本身除了叶结点,还有B+树非叶结点的数据,而堆表相当于只有聚集索引的叶结点的数据,这导栈表扫描的致逻辑读和物理读比堆表扫描更高。但是除了扫描,更多的查询也一样是只需要索引seek就能查到结果,因此在OLAP系统,可以认为栈表更具有广泛适用性。

    • 题外话

      OLTP中的小表由于行数少,无论是栈表还是堆表,对于人类体验来说,区别一般都不会太大,往往是不可能感觉到的,因此不会成为关注的焦点,所以大多数小表可以认为无所谓;但如果存在频繁更新聚集索引键值且表上的索引总数也不少,同时还存在高并发,并且切实的导致了不少的死锁,则建议重新选择合适的聚集索引或使用堆表吧。

    以上均以个人经验和测试结果得出的结论,欢迎大家拍砖指正!

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Apq/p/Table_NonClustered.html
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