SqlServer中Index Seek的匹配规则（一）

我们知道在SqlServer中，索引对查询语句的优化起着巨大的作用，一般来说在执行计划中出现了Index Seek的步骤，我们就认为索引命中了。但是Index Seek中有两个部分是值得我们注意的，我们来查看下面一个查询语句：

select [Title],[FirstName],[MiddleName],[LastName] 
from [dbo].[DimCustomer] 
where [MaritalStatus]=N'M' and [Gender]=N'F' and  [NumberChildrenAtHome]>0 and [TotalChildren]=3

该语句从表[DimCustomer]查询列[Title]，[FirstName]，[MiddleName]，[LastName], 查询条件用到了列[MaritalStatus]，[Gender]，[NumberChildrenAtHome]，[TotalChildren]。我们知道建立索引的原则一般是把where条件中的列作为索引列（SqlServer对Where条件中列的使用方式也有要求，如果Where条件中的列使用不当，将导致索引不会被命中，但这不是本文讨论的重点），将在select后面的查询列作为Include列，所以根据这个原则我们建立如下非聚集索引[IX_MaritalStatus_Gender_TotalChildren_NumberChildrenAtHome]

CREATE NONCLUSTERED INDEX [IX_MaritalStatus_Gender_TotalChildren_NumberChildrenAtHome] ON [dbo].[DimCustomer]
(
    [MaritalStatus] ASC,
    [Gender] ASC,
    [NumberChildrenAtHome] ASC,
    [TotalChildren] ASC
)
INCLUDE (     [Title],
    [FirstName],
    [MiddleName],
    [LastName])

然后我们运行最上面的查询语句得到如下执行计划：

我们可以看到该执行计划中，出现了Index Seek的步骤，并且正是我们创建的索引[IX_MaritalStatus_Gender_TotalChildren_NumberChildrenAtHome]，在Index Seek有两个非常重要的部分，上图中用红线标出，一个是Seek Predicates，另一个是Predicate。Seek Predicates是索引中对性能提升最大的因素，因为SqlServer会使用Seek Predicates中出现的列直接去索引B树上做快速查找，也就是Seek Predicates所包含的列越多那么对整个查询性能的提升就越大，当SqlServer通过Seek Predicates中的列筛选出数据后，会用Predicate中的列在此基础上做二次筛选，所以Predicate实际上是在Seek Predicates筛选后的数据上再做筛选。

所以我们知道了在Index Seek中Seek Predicates中出现的列越多，那么对查询性能的提升就会越大，那么问题是如何让执行计划将尽可能多的列放入Seek Predicates中呢？答案就是在Sql语句的where条件中的列，必须是索引列中第一列的相邻顺序列。

那这是什么意思呢？拿本例建立的索引[IX_MaritalStatus_Gender_TotalChildren_NumberChildrenAtHome]来说，那么4个索引列按从左到右的顺序是

[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome] ， [TotalChildren]

• 那么在Select查询的where条件中就必须出现[MaritalStatus] 列，因为[MaritalStatus]是索引的第一个索引列（索引中的第一索引列相当重要，它包含了索引的统计信息，详细信息可以查阅相关文档），所以它必须出现在Where条件中，这时Seek Predicates中就会包含列[MaritalStatus]了。
• 接下来如果你想要Seek Predicates中包含更多的列那么[Gender]列必须也要出现在Where条件中（[Gender]在Where条件中的顺序不重要，但是[MaritalStatus]和[Gender]必须都出现在Where条件中），因为在索引中从左到右相邻[MaritalStatus]的列就是[Gender]列，所以这时Seek Predicates就会包含[MaritalStatus]和[Gender]列。
• 如果你想要Seek Predicates中再包含更多的列，那么就该轮到[NumberChildrenAtHome]出现在Where条件中了，原因是在索引中相邻[MaritalStatus]和[Gender]的列是[NumberChildrenAtHome]，所以当[NumberChildrenAtHome]列也出现在Where条件之后，Seek Predicates就会包含[MaritalStatus]，[Gender]和[NumberChildrenAtHome]列。
• 如果你还想要Seek Predicates中包含更多的列，那么最后就该轮到 [TotalChildren]出现在Where条件中了，原因是在索引中相邻[MaritalStatus]，[Gender]，[NumberChildrenAtHome]的列只剩下了 [TotalChildren]，所以当 [TotalChildren]也出现在Where条件之后，不出意外的话（后面会解释为什么会有意外情况），Seek Predicates就会包含[MaritalStatus]，[Gender]，[NumberChildrenAtHome]和 [TotalChildren]这四列。

那么执行本文最上面的查询语句看看，结果和我们上面说的是否一致。查看执行计划的Index Seek步骤，我们惊讶的发现尽管[MaritalStatus]，[Gender]，[NumberChildrenAtHome]列和我们上面说的一样出现在了Seek Predicates中，但是最后一个索引列[TotalChildren]却出现在了Predicate中，这是因为我们对[NumberChildrenAtHome]列使用了范围性条件（[NumberChildrenAtHome]>0），所以SqlServer判定查找[NumberChildrenAtHome]列的值时，会查找多个关于[NumberChildrenAtHome]列的B树节点，所以在Seek Predicates中的列就只能到[NumberChildrenAtHome]了，最后的索引列[TotalChildren]只能放在Predicate中进行二次筛选。

所以我们在这里总结下，由于索引[IX_MaritalStatus_Gender_TotalChildren_NumberChildrenAtHome]的索引列的顺序依次是

[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome] ， [TotalChildren]

所以要让上面四列出现在Index Seek步骤的Seek Predicates中，必须让Sql语句的Where条件列是如下几种组合之一

[MaritalStatus]  此时出现在Seek Predicates中的列为[MaritalStatus]

[MaritalStatus] ， [Gender]  此时出现在Seek Predicates中的列为[MaritalStatus] ， [Gender]

[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome]  此时出现在Seek Predicates中的列为[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome]

[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome] ， [TotalChildren]  此时出现在Seek Predicates中的列为[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome]（由于[NumberChildrenAtHome]列使用了范围性条件，导致SqlServer会在B树中查找[NumberChildrenAtHome]列的多个节点，所以[NumberChildrenAtHome]之后的索引列[TotalChildren]，最终被查询优化器判定为无法出现在Seek Predicates中，只能在Predicate中进行二次筛选） 

除此之外的任何情况都会导致Seek Predicates中不包含预期的索引列，例如如果我们只在Where中包含[MaritalStatus]列和 [NumberChildrenAtHome]列

select [Title],[FirstName],[MiddleName],[LastName] 
from [dbo].[DimCustomer] 
where [MaritalStatus]=N'M' and  [NumberChildrenAtHome]>0 

那么我们会发现Index Seek步骤的Seek Predicates中只包含了[MaritalStatus]，因为按照[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome] ， [TotalChildren]从左到右的顺序只有列[MaritalStatus]能匹配上，而 [NumberChildrenAtHome]列前面的[Gender]没有出现在Where条件中，所以[NumberChildrenAtHome]被放到了Predicate中。

又如下面的语句，Where中只包含了[Gender]和[NumberChildrenAtHome]列

select [Title],[FirstName],[MiddleName],[LastName] 
from [dbo].[DimCustomer] 
where [Gender]=N'F' and  [NumberChildrenAtHome]>0

最后执行计划中的Index Seek步骤中的Seek Predicates没有包含任何列，因为按照[MaritalStatus] ， [Gender] ， [NumberChildrenAtHome] ， [TotalChildren]从左到右的顺序，在[Gender]和[NumberChildrenAtHome]列之前有[MaritalStatus]列，但是[MaritalStatus]列并没有出现在上面Sql语句的Where条件当中，所以[Gender]和[NumberChildrenAtHome]列都不符合Seek Predicates的匹配规则，最终都被放到了Predicate中。

SqlServer执行计划中Index Seek步骤的匹配规则非常复杂，索引会不会被命中（Index Seek）及Seek Predicates中是否是预期的列，还和Sql语句中Where条件的写法有关，例如Where条件中如果有索引列用到了Sql函数那么索引命中的概率就会大大降低。本文只是对本人当前了解到的情况做了一些归纳和总结，如果后面发现了更多的奥秘，我会接着写新的文章来分享。