Comprendre les index dans les bases de données

Les index sont des composants fondamentaux des bases de données relationnelles conçus pour améliorer la vitesse des opérations de récupération de données. Ils servent de structures de données qui améliorent l'efficacité des requêtes de base de données en fournissant un accès rapide aux lignes d'une table.

Comment fonctionnent les index

Un index fonctionne de la même manière qu’un index dans un livre. Au lieu d'analyser l'intégralité de la table pour trouver les données requises, la base de données utilise l'index pour localiser rapidement les lignes souhaitées. Les index sont généralement créés sur des colonnes fréquemment utilisées dans les clauses WHERE, les conditions JOIN et les clauses ORDER BY.

Structure de l'indice

Les index sont généralement implémentés sous forme d'arbres B ou de tables de hachage :

• Arbres B : structures arborescentes équilibrées qui maintiennent l'ordre de tri et permettent une complexité temporelle logarithmique pour les opérations de recherche, d'insertion et de suppression.
• Tables de hachage: fournissent une complexité temporelle constante pour les opérations de recherche mais sont moins flexibles que les arbres B pour les requêtes par plage.

Types d'index

Il existe plusieurs types d'index, chacun servant à des fins différentes :

Index primaire

• Index primaire: Créé automatiquement lorsqu'une clé primaire est définie. Il identifie de manière unique chaque ligne d'un tableau.

Indice secondaire

• Indice secondaire: Créé sur des colonnes de clé non primaire pour améliorer les performances des requêtes impliquant ces colonnes.

Indice unique

• Indice unique: garantit que la ou les colonnes indexées contiennent des valeurs uniques, évitant ainsi les entrées en double.

Index composé

• Index composé: Un index sur plusieurs colonnes, utile pour les requêtes qui filtrent ou trient en fonction de plusieurs colonnes.

Index de texte intégral

• Index de texte intégral: Conçu pour une recherche de texte efficace dans de grands champs de texte.

Index bitmap

• Index bitmap: Efficace pour les colonnes avec un nombre limité de valeurs distinctes, souvent utilisées dans l'entreposage de données.

Impact des index sur les requêtes SELECT

Les index peuvent améliorer considérablement les performances des requêtes SELECT en réduisant la quantité de données analysées :

Récupération de données plus rapide

Les index permettent à la base de données de localiser rapidement les lignes qui correspondent aux critères de requête, évitant ainsi la nécessité d'une analyse complète de la table. Ceci est particulièrement avantageux pour les grandes tables.

Exemple

Considérez un tableau employees avec des colonnes id, name, et department. Une requête pour trouver des employés dans un service spécifique :

SELECT * FROM employees WHERE department = 'Sales';

Sans index sur le department colonne, la base de données analyse la table entière. Avec un index, il trouve rapidement les lignes pertinentes.

Opérations d'E/S réduites

Les index réduisent le nombre d'opérations d'E/S requises pour extraire les données du disque, ce qui accélère l'exécution des requêtes.

Impact des index sur les opérations INSERT, UPDATE, DELETE

Bien que les index améliorent les performances des requêtes SELECT, ils peuvent avoir un impact négatif sur les performances des opérations de modification des données :

Opérations INSERT plus lentes

Lors de l'insertion de nouvelles lignes, la base de données doit mettre à jour l'index pour inclure les nouvelles entrées. Cette étape supplémentaire peut ralentir le processus d'insertion.

Exemple

Insertion d'un nouvel employé dans le employees tableau:

INSERT INTO employees (id, name, department) VALUES (101, 'John Doe', 'Sales');

S'il y a un index sur le department colonne, la base de données doit mettre à jour l'index, ce qui ajoute une surcharge au processus d'insertion.

Opérations de MISE À JOUR plus lentes

La mise à jour des colonnes indexées nécessite que la base de données mette à jour les entrées d'index correspondantes. Cela peut ralentir le processus de mise à jour, en particulier pour les grandes tables comportant de nombreux index.

Opérations DELETE plus lentes

Semblable aux mises à jour, la suppression de lignes nécessite que la base de données supprime les entrées correspondantes de l'index, ce qui ajoute une surcharge au processus de suppression.

Compromis liés à l’utilisation des index

Espace aérien

Les index nécessitent un espace de stockage supplémentaire. Plus une table possède d’index, plus il faut d’espace disque pour les stocker.

Frais généraux de maintenance

La maintenance des index lors des modifications de données (INSERT, UPDATE, DELETE) ajoute une surcharge, ralentissant potentiellement ces opérations.

Fragmentation de l'index

Au fil du temps, les index peuvent se fragmenter, entraînant une diminution des performances. Une maintenance régulière, telle que la reconstruction ou la réorganisation des index, est nécessaire pour maintenir des performances optimales.

Meilleures pratiques d'utilisation des index

Indexation sélective

Créez uniquement des index sur les colonnes fréquemment utilisées dans les requêtes. Évitez d'indexer les colonnes avec une faible sélectivité (colonnes avec de nombreuses valeurs en double).

Surveillance et maintenance

Surveillez régulièrement les performances des index et effectuez des tâches de maintenance, telles que la reconstruction des index fragmentés, pour garantir des performances optimales.

Indices composites

Pensez à utiliser des index composites pour les requêtes qui filtrent ou trient en fonction de plusieurs colonnes. Toutefois, faites attention à l'ordre des colonnes dans l'index composite, car cela affecte l'efficacité de l'index.

Évitez la surindexation

Bien que les index améliorent les performances des requêtes, la surindexation peut entraîner une surcharge de maintenance importante. Efforcez-vous de trouver un équilibre entre les performances des requêtes et les coûts de maintenance.

Conclusion

Les index sont des outils puissants pour optimiser les performances des bases de données, en particulier pour les requêtes SELECT. Ils offrent un accès rapide aux données et réduisent le besoin d’analyses complètes des tables. Cependant, ils introduisent également une surcharge pour les opérations de modification des données et nécessitent une gestion minutieuse pour éviter une dégradation des performances. En comprenant les compromis et en suivant les meilleures pratiques, les développeurs peuvent exploiter efficacement les index pour améliorer l'efficacité de leurs applications de base de données.