3-1장 SQL 최적화 기본 원리 - 2절 인덱스 기본

1. 인덱스의 특징과 종류

인덱스란?
원하는 데이터를 쉽게 찾을 수 있도록 돕는 기능(검색성능 최적화가 목적)
인덱스는 테이블 기반으로 선택적으로 생성할 수 있는 구조. 인덱스를 생성하지 않아도 되고, 여러 개 생성 가능
인덱스 키로 정렬되어 있어 조회속도가 빠름. DML 작업 효율은 저하됨
명령어: CREATE INDEX 인덱스명 테이블명 ON 테이블명 (칼럼명, …)

 

트리기반 인덱스
DBMS에서 가장 일반적인 인덱스
루트 블록(Root Block), 브랜치 블록(Branch Block), 리프 블록(Leaf Block)으로 구성됨
‘=’로 검색하는 일치 검색과 ‘BETWEEN’, ‘>’ 등과 같은 연산자로 검색하는 범위 검색 모두에 적합한 구조
브랜치블록: 분기를 목적으로 하는 블록. 다음 단계의 블록을 가리키는 포인터를 가지고 있다.
리프블록: 가장 아래 단계. 인덱스를 구성하는 칼럼의 데이터와 해당 데이터를 가지고 있는 레코드 식별자로 구성됨. 양방향링크라서 양방향 탐색이 가능
순서: 브랜치 블록의 가장 왼쪽값이 찾고자 하는 작거나 같으면 왼쪽 포인터로 이동 à 찾고자 하는 값이 브랜치 블록의 값 사이에 존재하면 가운데 포인터로 이동.
※ ROWID: Oracle에서 데이터를 구분할 수 있는 유일한 값, 데이터를 입력하면 자동으로 생성됨, 데이터가 어떤 데이터 파일의 어느 블록에 속해 있는지 알려줌
- 오브젝트 번호: 해당 데이터가 속하는 오브젝트 번호, 오브젝트 별로 유일한 값을 가짐
- 상대 파일 번호: 테이블스페이스 내 데이터 파일의 순번
- 블록 번호: 데이터 파일 내 데이터가 속해 있는 블록의 순번
- 데이터 번호: 데이터 블록에 데이터가 저장되어 있는 순번

 

클러스터형 인덱스
인덱스의 리프 페이지가 곧 데이터 페이지다. 따라서 테이블 탐색에 필요한 레코드 식별자가 리프 페이지에 없다(인덱스 키 칼럼과 나머지 칼럼을 리프 페이지에 같이 저장하기 때문에 테이블을 랜덤 액세스할 필요가 없다). 클러스터형 인덱스의 리프 페이지를 탐색하면 해당 테이블의 모든 칼럼 값을 곧바로 얻을 수 있다
리프 페이지의 모든 로우(=데이터)는 인덱스 키 칼럼 순으로 물리적으로 정렬되어 저장된다. 테이블 로우는 물리적으로 한 가지 순서로만 정렬될 수 있다. 그러므로 클러스터형 인덱스는 테이블당 한 개만 생성할 수 있다

 

2. 전체 테이블 스캔과 인덱스 스캔

전체 테이블 스캔
데이터를 검색한다는 것은 테이블에 존재하는 모든 데이터를 읽어 가면서 조건에 맞으면 결과로서 추출하고 조건에 맞지 않으면 버리는 방식으로 검색

 

전체 테이블 스캔 방식 선택 이유
1) SQL문에 조건이 없는 경우: SQL문에 조건이 존재하지 않는다는 것은 테이블에 존재하는 모든 데이터가 답이 된다는 것이다. 그렇기 때문에 테이블의 모든 블록을 읽으면서 무조건 결과로서 반환하면 된다.
2) SQL문의 주어진 조건 관련 인덱스가 존재하는 않는 경우: 사용 가능 인덱스가 존재하지 않으면 데이터 액세스할 수 있는 방법은 모든 데이터를 읽으면서 조건 만족을 검사 / 사용 가능한 인덱스는 존재하지만 함수를 사용하여 인덱스 칼럼을 변형한 경우에도 인덱스를 사용할 수 없다
3) 옵티마이저의 취사 선택: 조건을 만족하는 데이터가 많은 경우, 결과를 추출하기 위해 대부분의 블록을 액세스해야 한다고 옵티마이저가 판단하면 조건에 사용 가능한 인덱스가 존재해도 전체 테이블 스캔 방식으로 읽을 수 있다.
4) 병렬처리 방식으로 처리하는 경우 또는 전체 테이블 스캔 방식의 힌트를 사용한 경우에 전체 테이블 스캔 방식으로 데이터를 읽을 수 있다.

 

인덱스 스캔
인덱스를 구성하는 칼럼의 값을 기반으로 데이터 추출하는 엑세스기법
인덱스를 읽어 ROWID를 찾고 해당 데이터를 찾기 위해 테이블을 읽음
일반적으로 인덱스 칼럼 순서로 정렬되어 출력됨. 적은 데이터를 조회할 때 유리함.
랜덤 액세스에 의한 부하가 발생할 수 있고, 중복 스캔 비효율이 발생함

 

인덱스 스캔의 종류

종류	내용
인덱스 범위 스캔	특정 범위에 인덱스 스캔 적용. 유일 인덱스의 구성 칼럼 모두에 대해 ‘=’로 값이 주어지지 않은 경우와 비유일 인덱스를 이용하는 모든 액세스 방식은 인덱스 범위 스캔 방식으로 데이터를 액세스하는 것
인덱스 역순 범위 스캔	리프 블록의 Doubly Linked List 저장 방식 활용. 인덱스를 역순으로 스캔, 결과 집합이 내림차순으로 정렬
인덱스 유일 스캔	인덱스키가 중복되지 않을 때 단 한 건의 데이터 추출. 중복 X. 등호 조건으로 조회함, 검색 속도가 가장 빠름
인덱스 전체 스캔	리프 블록을 모두 읽으며 데이터 추출 - 인덱스 고속 전체 스캔: 물리적으로 저장된 순서대로 인덱스 리프 블록 스캔 - 인덱스 스킵 스캔: 인덱스 선두 칼럼이 조건절에 없어도 활용함, 상위 블록에서 읽은 칼럼 값 정보를 이용해 조건에 맞는 데이터를 포함할 가능성이 있는 리프 블록만 접근

 

전체 테이블 스캔과 인덱스 스캔 방식의 비교
인덱스 역순 범위 스캔은 인덱스의 리프 블록의 양방향 링크를 이용하여 내림 차순으로 데이터를 읽는 방식이다. 이 방식을 이용하여 최대값(Max Value)을 쉽게 찾을 수 있다. 이 또한 인덱스 범위 스캔의 일종이다
이 외에도 인덱스 전체 스캔, 인덱스 고속 전체 스캔, 인덱스 스킵 스캔 등이 존재

 

3. IOT(Index-Organized Table)

인덱스키가 붙은 칼럼으로 구성된 테이블, 인덱스가 원래 테이블을 참조하지 않음, 클러스터형 인덱스와 유사함