1. 什么是索引和建立索引的好处
什么是索引
在数据库中，索引的含义与日常意义上的“索引”一词并无多大区别，与书中的索引一样，数据库中的索引使您可以快速找到表中的特定信息。索引包含从表中一个或多个列生成的键，以及映射到指定数据的存储位置的指针，也就是说索引由键 和 指针组成。它是用于提高数据库表数据访问速度的数据库对象。
建立索引的好处：
索引可以避免全表扫描。多数查询可以仅扫描少量索引页及数据页，而不是遍历所有数据页。
对于非聚集索引，有些查询甚至可以不访问数据页。如字典的目录就可以查到所有拼音第一字母为z 的所有字。
聚集索引可以避免数据插入操作集中于表的最后一个数据页。
一些情况下，索引还可用于避免排序操作。
索引的存储
索引包含由表中的一列或多列生成的键。这些键存储在一个结构（B 树）中，不同于二叉树。同一个分支下有一个或多个子节点。
B树的简单结构：
从图可见，当我们插入关键字4时，由于原结点已经满了，故进行分裂，基本按一半的原则进行分裂，然后取出中间的关键字2，升级（这里是成为根结点）。其它的依类推，就是这样一个大概的过程。)
一条索引记录中包含的基本信息包括：键值 + 逻辑指针。
2. 什么是聚集索引
2.1 聚集索引定义
聚集索引是根据数据行的键值在表中排序存储数据行。索引定义中包含聚集索引列。每个表只能有一个聚集索引。只有当表包含聚集索引时，表中的数据行才按排序顺序存储。如果表具有聚集索引，则该表称为聚集表。如果表没有聚集索引，则其数据行存储在一个称为堆的无序结构中。
2.2 聚集索引的结构
对于某个聚集索引，索引指向该聚集索引某个特定分区（数据页）的顶部。SQL Server 将在索引中向下移动以查找与某个聚集索引键对应的行。原因是聚集索引的索引顺序就是数据排列顺序。
1.1 聚集索引与查询操作
如上图，在建立聚集索引后，当需要在根据此字段查找特定的记录时，数据库系统会根据特定的系统表查找的此索引的根，然后根据指针查找下一个，直到找到。数据查询时首先是对索引表查询，如果此时索引表在缓存中可以找到，则可以避免一次IO操作。在索引表中找到所需数据索引值后，就可以确定目标数据行所在的数据位置，从而读取数据。
1.2 聚集索引与插入和删除操作
插入数据时，首先根据索引找到对应的数据页，然后通过挪动已有的记录为新数据腾出空间，最后插入数据。
删除数据时将导致其下方的数据行向上移动以填充删除记录造成的空白。
对于数据的删除操作，可能导致索引页中仅有一条记录，这时，该记录可能会被移至邻近的索引页中，原索引页将被回收，即所谓的“索引合并”。同样插入数据页会更改索引。每一次索引更改都是一次IO操作。
聚集索引的建立会降低数据插入和删除的效率。
2. 什么是非聚集索引
2.1 非聚集索引定义
非聚集索引并不是在物理上排列数据,即索引中的逻辑顺序并不等同于表中行的物理顺序,索引是指向表中行的位置的指针,这些指针本身是有序的,通过这些指针可以在表中快速定位数据。
2.2 非聚集索引的结构
由于非聚集索引数据存储时无序的，所以在非聚集索引中指针包含数据行在数据页中的偏移量。即指针由 数据页 + 数据行偏移量 组成。
1.1 非聚集索引的查询
如上图，在建立非聚集索引后，当需要在根据此字段查找特定的记录时，数据库系统会根据特定的系统表查找的此索引的根，然后根据指针查找，直到找到。数据查询时首先是对索引表查询，如果此时索引表在缓存中可以找到，则可以避免一次IO操作。在索引表中找到所需数据索引值后，就可以确定目标数据行所在的数据位置，从而读取数据。
1.2 非聚集索引的插入删除
如果一张表包含一个非聚集索引但没有聚集索引，则新的数据将被插入到最末一个数据页中，然后非聚集索引将被更新。如果也包含聚集索引，该聚集索引将被用于查找新行将要处于什么位置，随后，聚集索引、以及非聚集索引将被更新。
如果在删除命令的Where子句中包含的列上，建有非聚集索引，那么该非聚集索引将被用于查找数据行的位置，数据删除之后，位于索引叶子上的对应记录也将被删除。如果该表上有其它非聚集索引，则它们叶子结点上的相应数据也要删除。
