记一次SqlServer大表查询语句优化和执行计划分析

数据库： sqlserver2008r2 

表： device_data

数据量：2000w行左右

表结构

CREATE TABLE [dbo].[device_data](
    [Id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
    [DeviceId] [char](12) NOT NULL,
    [SystemTick] [int] NOT NULL,
    [Sport] [int] NOT NULL,
    [Temperature] [int] NOT NULL,
    [Voltage] [int] NOT NULL,
    [UploadTime] [datetime] NOT NULL,
    [CollectorMac] [char](8) NOT NULL,
 CONSTRAINT [PK__device_d__3214EC0770FDBF69] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [Id] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]

 索引情况：分别有两个联合索引

idx_deviceid(DeviceId,UploadTime)

idx_collector(CollectorMac,UploadTime)

问题：这张表上传的数据都是随上传时间递增，批量有序插入进去。但是 最近几天日志经常出现插入数据超时，然后去分析了一下数据库，发现对外接口出现了慢 sql导致了死锁，

慢sql是where条件在某些情况下没有加上时间筛选过滤，2000万的表导致非常慢，于是进行了优化，优化的时候变出现了下面的两条sql语句

这两个索引对应着两个接口 查询语句分别是：

 select top 100 Id,DeviceId,Sport,Temperature,CollectorMac,UploadTime from device_data 
 where [DeviceId]='C9C810B18272' and UploadTime>'2020-12-01 15:16:55.000' order by UploadTime desc;
和
 select top 100 Id,DeviceId,Sport,Temperature,CollectorMac,UploadTime from device_data 
 where [CollectorMac]='95DE5F0B' and UploadTime>'2020-12-01 15:16:55.000' order by UploadTime desc;

现在遇到一个情况是 相同的where条件下 如果我Order by Id Desc 就会发现返回结果中会比order by UploadTime desc慢一点，我一开始不太理解为啥会出现这个情况。

于是想到了sqlserver的查询分析器来分析一下具体的sql执行计划

1，首先我来执行order by UploadTime desc的语句来看一下具体的执行计划

dbcc dropcleanbuffers
set statistics io on
select top 100 Id,DeviceId,Sport,Temperature,CollectorMac,UploadTime from device_data 
where [CollectorMac]='95DE5F0B' and UploadTime>'2020-12-01 15:16:55.000' order by UploadTime desc;
set statistics io off

具体执行计划为：

DBCC 执行完毕。如果 DBCC 输出了错误信息，请与系统管理员联系。

(100 行受影响)
表 'device_data'。扫描计数 1，逻辑读取 1899 次，物理读取 5 次，预读 24 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)

 2，再来看一下order by Id desc的具体执行计划

dbcc dropcleanbuffers
set statistics io on
select top 100 Id,DeviceId,Sport,Temperature,CollectorMac,UploadTime from device_data 
where [CollectorMac]='95DE5F0B' and UploadTime>'2020-12-01 15:16:55.000' order by Id desc;
set statistics io off

具体执行计划为：

DBCC 执行完毕。如果 DBCC 输出了错误信息，请与系统管理员联系。

(100 行受影响)
表 'device_data'。扫描计数 1，逻辑读取 40 次，物理读取 36 次，预读 4942 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)

这里先说一下逻辑读取和物理读取等区别

那么，这几个词语代表什么意思呢？我们怎么根据这些来了解SQL语句或者存储过程的I/O过程呢？

预读：用于估计信息，去硬盘读取数据到缓存。

物理读：查询计划生成以后，如果发现缓存缺少所需要的数据，让缓存再次去读硬盘数据。如果内存里没有缓存数据或者执行计划（如果SQL语句发生了改变，

那么执行计划将不能重用，需要重新生成新的执行计划），那么SQLSERVER就要去硬盘读取这些数据，这个时候就是物理读取，我们大家都知道，硬盘速度

与内存速度根本不在一个数量级上，所以物理读是比较慢的。

逻辑读：SQLSERVER去内存里的缓存取数据或者执行计划，所以逻辑读是比较快的。

SQLSERVER存储的最小单位是页，每一页大小为8K，即8*1024=8192字节，SQLSERVER对页的读取是原子性的，即要么读完一页，要么完全不读。即使

仅仅要获得一条数据，也要读完该页，而页之间的数据组织结构为B树结构。所以SQLSERVER对于逻辑读，物理读，预读的单位是页。

可以看到bytime 走的是索引查找和键查找 并且大部分读取走的是逻辑读取

byid 走的是聚集索引扫描，并且大部分读取走的是预读取

看上面的介绍我们发现 逻辑读取走的是内存缓存，预读取是去硬盘读取数据到缓存然后再逻辑读取，在这一步我们基本确定了 byid慢的原因是读取了硬盘数据。

那么上图出现的索引查找和索引扫描这两者又有什么区别呢 

查看了相关资料发现

Clustered Index Scan(聚集索引扫描)、Index Scan（非聚集索引扫描）

聚集索引扫描：聚集索引的数据体积实际是就是表本身，也就是说表有多少行多少列，聚集所有就有多少行多少列，那么聚集索引扫描就跟表扫描差不多，也要进行全表扫描，遍历所有表数据，查找出你想要的数据。

非聚集索引扫描：非聚集索引的体积是根据你的索引创建情况而定的，可以只包含你要查询的列。那么进行非聚集索引扫描，便是你非聚集中包含的列的所有行进行遍历，查找出你想要的数据。

Clustered Index Seek（聚集索引查找）、Index Seek（非聚集索引查找）

聚集索引查找和非聚集索引查找都是使用该图标。

聚集索引查找：聚集索引包含整个表的数据，也就是在聚集索引的数据上根据键值取数据。

非聚集索引查找：非聚集索引包含创建索引时所包含列的数据，在这些非聚集索引的数据上根据键值取数据。

Key Lookup(键值查找)

首先需要说的是查找，查找与扫描在性能上完全不是一个级别的，扫描需要遍历整张表，而查找只需要通过键值直接提取数据，返回结果，性能要好。

当你查找的列没有完全被非聚集索引包含，就需要使用键值查找在聚集索引上查找非聚集索引不包含的列。

我们发现byid引起全量扫描了 所以会慢很多

疑问：我的理解是既然我已经加了where条件去筛选数据了 order by Id还是 order by Uploadtime 是不是应该在我where筛选出来的数据中再去排序，为啥只是因为Orderby的不同，最终的执行计划差别这么大

我对理论方面不深入，只能从现象来解决问题，还请大佬们赐教

参考资料：

T-SQL查询高级--理解SQL SERVER中非聚集索引的覆盖，连接，交叉和过滤

MSSQLSERVER执行计划详解