Dominar los índices de SQL Server: Aumentar el rendimiento de la base de datos

Cuando empecé a trabajar con SQL Server, me di cuenta de que no todas las consultas lentas se creaban igual. Algunas consultas eran lentas debido a un mal diseño, mientras que otras eran simplemente ineficaces. Pero un descubrimiento cambió para siempre mi forma de enfocar el rendimiento de las bases de datos: los índices. Imagina que intentas encontrar un capítulo concreto en un libro de texto enorme sin un índice; estarías hojeando cientos de páginas, perdiendo un tiempo precioso. Este escenario refleja lo que ocurre en las bases de datos sin una indexación adecuada.

En este artículo, te explicaré por qué son importantes los índices de SQL Server, cómo funcionan y cómo puedes aprovecharlos para maximizar el rendimiento de tus bases de datos. Si quieres profundizar en tus conocimientos de SQL Server, te recomiendo que sigas nuestros cursos Introducción a SQL Server y SQL Server Intermedio para aprender sobre T-SQL para la manipulación y el análisis de datos.

Comprender los índices de SQL Server

Los índices de SQL Server te permiten consultar tablas de forma eficaz en las bases de datos sin necesidad de explorar conjuntos de datos completos. A continuación se definen los índices de SQL Server y su importancia en la gestión de bases de datos.

¿Qué son los índices de SQL Server?

Los índices son estructuras de datos especializadas que permiten a SQL Server localizar y recuperar filas con mayor eficacia, ahorrando tiempo y recursos informáticos. Los índices funcionan organizando los datos de forma que permitan búsquedas más rápidas. En lugar de escanear toda la tabla fila a fila (un proceso conocido como escaneo de la tabla), SQL Server puede utilizar el índice para encontrar las filas necesarias mucho más rápidamente que si tuviera que escudriñar cada entrada de la tabla.

Hay dos tipos fundamentales de índices en SQL Server:

• Índices agrupados: Un índice agrupado determina el orden físico de los datos de una tabla. Cuando creas un índice agrupado en una tabla, las filas se almacenan en el disco en el orden de la columna indexada. Esto es especialmente beneficioso para las consultas de rango, ya que permite un acceso secuencial eficiente a las filas.

• Índices no agrupados: Los índices no agrupados no afectan al orden físico de los datos. En su lugar, crean una estructura independiente que contiene punteros a las filas de datos reales. Los índices no agrupados son útiles para mejorar el rendimiento de las consultas que filtran u ordenan basándose en columnas no incluidas en el índice agrupado.

Consulta nuestro Tutorial de SQL Server para comprender el uso básico a avanzado de SQL Server en la gestión de datos.

¿Por qué son importantes los índices?

Los índices son importantes para mejorar el rendimiento de las consultas y la eficiencia general de la base de datos. He aquí algunas ventajas clave del uso de índices:

• Ejecución más rápida de las consultas: Los índices reducen el tiempo que se tarda en encontrar y recuperar datos. Por ejemplo, si buscas todos los pedidos de un cliente concreto en una tabla con millones de filas, un índice en la columna cliente permite a SQL Server localizar esas filas casi al instante.

• Uso eficiente de los recursos: Con los índices, SQL Server puede realizar tareas utilizando menos recursos de CPU y memoria. Esta eficiencia se traduce en un mejor rendimiento general del sistema, especialmente bajo cargas de trabajo pesadas.

• Clasificación y agrupación mejoradas: Los índices pueden acelerar las operaciones de ordenación (ORDER BY) y agrupación (GROUP BY). Al mantener los datos ordenados, los índices permiten que SQL Server recupere resultados rápidamente sin sobrecarga adicional de ordenación.

Considera este caso de uso para aplicaciones de índices. Imagina una gran plataforma de comercio electrónico en la que los usuarios buscan con frecuencia productos por su nombre. Creando un índice no agrupado en la columna del nombre del producto, puedes hacer que estas búsquedas sean casi instantáneas, mejorando la experiencia del usuario y reduciendo la carga del servidor.

Te recomiendo que eches un vistazo al curso de DatCamp sobre Fundamentos de SQL Server para aprender a ordenar, agrupar y unir tablas para el análisis de datos.

Tipos de índices de SQL Server

Hay distintos tipos de índices de SQL Server, cada uno con características y casos de uso únicos. Hablemos de los tipos habituales de índices.

Índices agrupados o no agrupados

Los dos tipos principales de índices en SQL Server son los índices agrupados y los no agrupados.

Índice agrupado

Un índice agrupado determina el orden físico de las filas de una tabla, ordenándola por la columna o columnas del índice. Como los datos sólo pueden ordenarse físicamente de una manera, sólo puede haber un índice agrupado por tabla. Un índice agrupado es ideal para consultas que devuelven un rango de valores o necesitan ordenar los datos por la columna indexada. 

Por ejemplo, una tabla de ventas ordenada por OrderDate puede beneficiarse de un índice agrupado en la columna OrderDate. Las consultas que recuperan todos los pedidos dentro de un intervalo de fechas se ejecutarán mucho más rápido.

Índice no agrupado

Un índice no agrupado crea una estructura independiente que apunta a las filas reales de la tabla. Una tabla puede tener varios índices no agrupados, cada uno utilizado en un patrón de consulta distinto. Los índices no agrupados contienen una referencia (localizador de filas) a los datos reales, que puede ser un ID de fila o una clave de índice agrupado. Este tipo de índice se aplica a columnas utilizadas frecuentemente en condiciones de búsqueda o uniones (por ejemplo, EmailAddress, ProductName).

Por ejemplo, un índice no agrupado en la columna ProductName de una tabla de inventario permite realizar búsquedas más rápidas de productos concretos sin alterar la estructura de la tabla.

Índices únicos y compuestos

SQL Server también admite índices únicos y compuestos, cada uno de los cuales sirve para fines específicos.

Índices únicos

Un índice único garantiza que todos los valores de la columna o columnas indexadas sean distintos. Refuerza la integridad de los datos impidiendo los valores duplicados y suele aplicarse a columnas con unicidad natural, como las direcciones de correo electrónico o los nombres de usuario. Por ejemplo, un índice único en la columna Email de una tabla de usuarios garantiza que no haya dos usuarios con la misma dirección de correo electrónico.

Índices compuestos

Un índice compuesto abarca varias columnas, optimizando las consultas que filtran u ordenan basándose en una combinación de estas columnas. El orden de las columnas en el índice compuesto importa cuando SQL Server procesa primero la columna situada más a la izquierda. Los índices compuestos permiten realizar consultas complejas con varias condiciones. Por ejemplo, un índice compuesto sobre LastName y FirstName en una tabla de clientes acelera las búsquedas de clientes por su nombre completo.

Creación y gestión de índices de SQL Server

Utilizamos el SQL Server Management Studio (SSMS) para crear un índice en SQL Server. Antes de seguir explicándote, consulta nuestro blog para entender las diferencias entre los dialectos de SQL Server, PostgreSQL y MySQL. Cubriré los pasos necesarios para crear y gestionar los índices de SQL Server.

Cómo crear un índice SQL Server

A continuación te ofrecemos una guía paso a paso para crear índices utilizando tanto SQL Server Management Studio (SSMS) como el código SQL.

Crear un índice con SSMS

1. Abre el Explorador de Objetos: Inicia SSMS y conéctate a tu instancia de SQL Server. Despliega la base de datos que contiene la tabla para la que quieres crear un índice.

Abre el Explorador de Objetos y navega por la tabla para crear el índice. Imagen del autor.

2. Localiza la Tabla: Navega hasta la carpeta Tablas, busca tu tabla y expándela.

Localiza la tabla para crear el índice y expándela. Imagen del autor.

3. Abre la carpeta Índices: Haz clic con el botón derecho del ratón en la carpeta Índices y selecciona Nuevo Índice.

Abre la carpeta Índice y haz clic con el botón derecho del ratón para crear un nuevo índice. Imagen del autor.

4. Elige el tipo de índice: Selecciona el tipo de índice que quieres crear (por ejemplo, Índice Columnstore Agrupado o Índice No Agrupado).
5. Define las propiedades del índice: Especifica el nombre del índice y, a continuación, añade columnas al índice haciendo clic en Añadir y seleccionando las columnas deseadas. Configura opciones adicionales, como la unicidad y el orden de clasificación.

Elige el tipo de índice y define las propiedades. Imagen del autor.

6. Crea el Índice: Pulsa Aceptar para crear el índice.

Crea el índice pulsando ok. Imagen del autor.

Crear un índice utilizando código SQL

También puedes crear índices directamente mediante comandos T-SQL. A continuación se muestran ejemplos de creación de distintos tipos de índices mediante consultas:

-- Create a non-clustered index on the Product column
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Sales_Product
ON Sales (Product);

-- Create a unique index on the combination of CustomerName and OrderDate
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX IX_Sales_CustomerName_OrderDate
ON Sales (CustomerName, OrderDate);

-- Create a clustered index on the OrderDate column
CREATE CLUSTERED INDEX IX_Sales_OrderDate
ON Sales (OrderDate);

Cómo eliminar un índice de SQL Server

Puedes eliminar un índice utilizando el método directo. Ten cuidado, ya que eliminar un índice puede afectar al rendimiento de la consulta.

Eliminar un índice de SQL Server con SSMS

1. Ve a la carpeta Índices de la tabla en el Explorador de Objetos.
2. Haz clic con el botón derecho del ratón en el índice que deseas eliminar y selecciona Eliminar.

Navega hasta el índice que quieras eliminar. Imagen del autor.

3. Confirma la eliminación en el cuadro de diálogo.

Confirma la eliminación en el cuadro de diálogo y pulsa ok. Imagen del autor.

Eliminar un índice con T-SQL

Puedes utilizar los siguientes comandos para eliminar los índices existentes de una tabla en SQL Server.

-- Drop a non-clustered index
DROP INDEX IX_Sales_Product ON Sales;

-- Drop a clustered index
DROP INDEX IX_Sales_OrderDate ON Sales;

Cómo reorganizar un índice de SQL Server

Reorganizar un índice desfragmenta las páginas del índice a nivel de hoja, mejorando el rendimiento sin reconstruirlo por completo.

Reorganizar un índice de SQL Server utilizando SSMS

1. Haz clic con el botón derecho en el índice y luego ve a Reorganizar todo.

Haz clic con el botón derecho en Índices y luego en Reorganizar todo. Imagen del autor.

2. Selecciona el índice o índices a reorganizar y confirma.

Selecciona los índices a reorganizar, y luego confirma. Imagen del autor.

Reorganizar un índice utilizando T-SQL

También puedes utilizar las siguientes consultas para reorganizar índices en SQL Server.

-- Reorganize a single index
ALTER INDEX IX_Sales_Product
ON Sales
REORGANIZE;

-- Reorganize all indexes on the table
ALTER INDEX ALL
ON Sales
REORGANIZE;

Cómo reconstruir un índice de SQL Server

Reconstruir un índice lo recrea desde cero, eliminando la fragmentación y optimizando el almacenamiento.

Reconstruir un índice utilizando SSMS

1. Haz clic con el botón derecho del ratón en el índice y luego ve a Reconstruir todo.

Haz clic con el botón derecho del ratón en el índice y luego ve a Reconstruir todo. Imagen del autor

2. Selecciona el índice o índices a reconstruir y confirma.

Selecciona los índices a reconstruir y confirma. Imagen del autor

Reconstruir un índice utilizando T-SQL

La siguiente consulta reconstruirá los índices de la tabla.

-- Rebuild a single index
ALTER INDEX IX_Sales_Product
ON Sales
REBUILD;

-- Rebuild all indexes on the table
ALTER INDEX ALL
ON Sales
REBUILD;

Buenas prácticas para la gestión de índices

Mantener y optimizar los índices de SQL Server es importante para garantizar el máximo rendimiento de la base de datos. Los siguientes son consejos para una gestión eficaz del índice.

• Realiza un mantenimiento periódico del índice: Reorganiza o reconstruye tu índice regularmente para reducir la fragmentación, que puede degradar el rendimiento con el tiempo. Utiliza guiones de mantenimiento o herramientas como los Planes de Mantenimiento de SQL Server para automatizar estas tareas.

• Analiza el uso del índice: Utiliza Vistas Dinámicas de Gestión (DMV), como sys.dm_db_index_usage_stats, para identificar los índices no utilizados o infrautilizados. Elimina los índices que no aporten ningún beneficio significativo al rendimiento para evitar sobrecargas innecesarias.

• Evita la sobreindexación: Demasiados índices pueden ralentizar las operaciones de escritura (INSERT, UPDATE, DELETE) porque hay que actualizar todos los índices relevantes. Céntrate en indexar columnas que se utilicen con frecuencia en las consultas, uniones o condiciones de filtrado de SELECT.

• Controla los niveles de fragmentación: Utiliza sys.dm_db_index_physical_stats para identificar los índices muy fragmentados. Reorganiza los índices para una fragmentación inferior al 30% y reconstrúyelos para una fragmentación superior al 30%.

• Aprovecha los índices filtrados: Utiliza índices filtrados para optimizar las consultas que operan sobre un subconjunto de datos, como usuarios activos o intervalos de fechas concretos.

También debes prestar mucha atención a las siguientes prácticas para evitar errores comunes al gestionar tus índices:

• Sobreindexación: Evita crear índices para cada consulta; esto repercute en las operaciones de escritura y en el almacenamiento.

• Descuidar el mantenimiento: Si no se reconstruyen o reorganizan los índices, aumenta la fragmentación.

• Ignorar la indexación para las escrituras: Aunque los índices aceleran las lecturas, pueden ralentizar considerablemente las escrituras.

• No probar índices compuestos: Un orden incorrecto de las columnas en los índices compuestos puede hacerlos ineficaces.

Echa un vistazo a la pista de habilidades SQL Server para Administradores de Bases de Datos de DataCamp para aprender más sobre las transacciones y la gestión de errores en SQL Server para mejorar el rendimiento de las consultas.

Consideraciones sobre el rendimiento

Los índices son útiles para optimizar el rendimiento de la base de datos, pero pueden tener algunas desventajas. Comprender su impacto y gestionarlos eficazmente es crucial para mantener un sistema de base de datos que funcione bien.

Impacto de los índices en el rendimiento de las consultas

Los índices influyen significativamente en los planes de ejecución de las consultas y en el rendimiento, al reducir el tiempo necesario para recuperar los datos. Permiten a SQL Server localizar filas rápidamente, reduciendo la necesidad de costosos escaneos completos de la tabla. Los planes de ejecución mostrarán a menudo operaciones como la Búsqueda de Índices en lugar de la Exploración de Tablas cuando haya índices efectivos.

Las herramientas para medir el rendimiento del índice son las siguientes:

• sys.dm_db_index_usage_stats rastrea cómo se utilizan los índices en las consultas.

• sys.dm_db_index_operational_stats proporciona métricas operativas como lecturas y escrituras de páginas.

• El almacén de consultas analiza el rendimiento de las consultas e identifica las ineficiencias causadas por índices ausentes o no utilizados.

Por ejemplo, la siguiente consulta recupera estadísticas sobre cómo se utilizan los índices en las tablas definidas por el usuario, incluyendo detalles sobre búsquedas, exploraciones, búsquedas y actualizaciones, para ayudar a evaluar su eficacia y rendimiento.

-- Retrieve index usage statistics for user tables
SELECT 
    OBJECT_NAME(IXS.OBJECT_ID) AS TableName, 
    I.name AS IndexName,
    IXS.user_seeks AS Seeks,
    IXS.user_scans AS Scans,
    IXS.user_lookups AS Lookups,
    IXS.user_updates AS Updates
-- DMV providing index usage stats
FROM 
    sys.dm_db_index_usage_stats IXS         
JOIN 
    sys.indexes I ON I.OBJECT_ID = IXS.OBJECT_ID 
                 AND I.index_id = IXS.index_id
WHERE 
    OBJECTPROPERTY(IXS.OBJECT_ID, 'IsUserTable') = 1;

Equilibrar el uso y almacenamiento de índices

Aunque los índices mejoran el rendimiento de la base de datos, también conllevan costes de almacenamiento, ya que consumen espacio en disco, especialmente en grandes conjuntos de datos. Es importante comprender cómo equilibrar estos factores al aplicar los índices. Más índices pueden ralentizar las operaciones de escritura, especialmente en entornos con muchas transacciones. Considera las siguientes estrategias para equilibrar el uso del índice.

• Indexa sólo lo que importa: Céntrate en las columnas de indexación utilizadas frecuentemente en las cláusulas WHERE, JOIN y ORDER BY. Evita indexar columnas raramente consultadas.

• Utiliza índices filtrados: Crea índices para subconjuntos de datos para ahorrar espacio y optimizar consultas específicas.

• Compresión del apalancamiento: Activa la compresión de datos para reducir la huella de almacenamiento de los índices.

• Archiva los datos antiguos: Mueve los datos a los que se accede raramente a una tabla de archivo y reduce la indexación en la tabla principal.

Las estrategias anteriores garantizarán un rendimiento óptimo de las consultas, manteniendo a raya los costes de almacenamiento y mantenimiento.

Solución de problemas con el índice

Si no se mantienen adecuadamente, los índices pueden degradarse con el tiempo, reduciendo la eficiencia de la base de datos. Vamos a discutir cómo identificar y resolver estos problemas.

• Fragmentación: Con el tiempo, los índices se fragmentan, lo que provoca una recuperación ineficaz de los datos. Los signos de fragmentación incluyen un aumento de los tiempos de ejecución de las consultas y una elevada E/S de disco. Para resolver este problema, utiliza sys.dm_db_index_physical_stats para identificar la fragmentación. A continuación, reorganiza los índices para los niveles de fragmentación inferiores al 30% y reconstruye los índices para los niveles de fragmentación superiores al 30%.

• Estadísticas obsoletas: Las estadísticas obsoletas conducen a planes de ejecución de consultas subóptimos. Por lo tanto, podrías experimentar consultas lentas a pesar de tener índices adecuados. Para solucionar este problema, actualiza manualmente las estadísticas de los índices críticos o activa AUTO_UPDATE_STATISTICS.

• Índices no utilizados o redundantes: Algunos índices quedan sin utilizar, consumiendo almacenamiento y ralentizando las operaciones de escritura. Los síntomas de este problema son los elevados costes de mantenimiento de los índices y el escaso beneficio de las consultas. Para resolver este problema, identifica los índices no utilizados con sys.dm_db_index_usage_stats y elimínalos si es necesario.

• Faltan índices: La falta de índices adecuados puede provocar exploraciones de la tabla, ralentizando las consultas. En estos casos, los planes de ejecución de las consultas muestran la Exploración de Tablas en lugar de la Búsqueda de Índices. Para resolver este problema, utiliza la DMV Índice faltante sys.dm_db_missing_index_details para identificar oportunidades y crear los índices recomendados basándote en patrones de consulta.

• Índices superpuestos: Múltiples índices con estructuras de columna similares malgastan recursos, lo que conlleva un mayor uso del almacenamiento y operaciones de mantenimiento redundantes. Consolida siempre los índices superpuestos en un único índice bien diseñado.

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Conclusión

Dominar los índices de SQL Server es importante si quieres mejorar el rendimiento de la base de datos escribiendo consultas eficientes. Cuando trabajes con índices, también debes conocer los distintos tipos de índices de SQL Server para gestionar tus índices y conseguir un rendimiento óptimo de la base de datos.

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