[SQLD] 2과목 SQL 기본및 활용 - 3장 SQL 최적화 기본 원리 1절SQL 옵티마이져와 실행계획

 

[SQLD] 2과목 SQL 기본및 활용 - 3장 SQL 최적화 기본 원리 1절SQL 옵티마이져와 실행계획

1.옵티마이져

- 옵티마이저는 사용자가 질의한 SQL문에 대해 최적의 실행방법을 결정하는 역할을 함

- 최적의 실행방법을 실행계획이라고함.

- 다양한 실행 방법들 중 최적의 실행 방법을 결정하는 것이 바로 옵티마이져의 역할.

- 실행방법을 결정하는 방법에 따라 비용기반 옵티마이져와 규칙기반 옵티마이져로 나눌 수 있다.

가. 규칙기반 옵티마이져.

- 규칙기반 옵티마이져는 규칙(우선순위)을 가지고 실행계획을 생성함.

- 규칙기반 옵티마이져가 실행계획을 생성할 때 참조하는 정보에는 SQL문을 실행하기위해 이용가능한 인덱스의 종류, SQL 문에서 사용하는 연산자의 종류, SQL문에서 사용하는 객체의 종류 등이 있다. 이러한 정보에 따라 우선순위가 정해져 있고, 이 우선순위를 기반으로 실행계획을 생성한다.

순위	엑세스 기법
1	Single row by rowid
2	Single row by cluster join
3	Single row by hash cluster key with unique or primary key
4	Single row by unique or primary key
5	Cluster join
6	Hash cluster key
7	Indexed cluster key
8	Composite index
9	Single cloumn index
10	bounded range search on indexed columns
11	unbounded range search on indexed columns
12	sort merge join
13	MAX or MIN of indexed column
14	ORDER BY on indexed column
15	FULL TABLE SCAN

 

규칙1. Single row by rowid : 

ROWID를 통해서 테이블에서 하나의 행을 엑세스 하는 방법. 하나의 행을 엑세스하는 가장 빠른 방법.

규칙4. Single row by unique or primary key

유일 인덱스를 통해서 하나의 행을 엑세스 하는 방식. 인덱스를 먼져 엑세스 하고 인덱스에 존재하는 ROWID를 추출하여 테이블의 행을 엑세스한다.

규칙8. Composite index

복합인덱스에 동등 연산자 조건으로 검색하는 경우.

예를들어 A+B 칼럼으로 복합 인덱스가 새엇ㅇ되어 있을 때 WHERE A=1 AND B=1 형태로 검색하는 방식.

복합인덱스 사이의 우선순위 규칙은 인덱스 구성 칼럼의 개수가 더 많고 해당 인덱스의 모든 구성 칼럼에 대해 '='로 값이 주어질 수록 우선순위가 더 높다.

ex)A+B 와 A+B+C로 구성된 인덱스가 각각 존재할 때 a,b,c 칼럼에 대해 모두 =로 값이 주어진다면 A+B+C인덱스의 우선순위가 높으며, A,B 칼럼에만 = 로 값이 주어진다면 A+B+C 인덱스가 우선순위가 높다.

규칙9. Single Column Index

단일 칼럼 인덱스에 = 조건으로 검색하는 경우.

규칙 10. BOUNDED RANGE SEARCH ON INDEXED COLUMNS

인덱스가 생성되어 있는 칼럼에 양쪽 범위를 한정하는 형태로 검색하는 방식. BETWEEN, LIKE 등의 연산자가 있다.

규칙11. UNBOUNDED RANGE SEARCH ON INDEXED COLUMNS

인덱스가 생성되어 있는 칼럼에 한쪽 버뮈만 한정하는 형태로 검색하는 방식. >, >=,<,<= 등이 있다. 만약 A 칼럼에 인덱스가 생성되어 있고, A > '10' 또는 A <'20' 형태로 검색하는 방식.

규칙 15. FULL TABLE SCAN

전체 테이블을 엑세스 하면서 조건절에 주어진 조건을 만족하는 행만을 결과로 추출.

* 규칙기반 옵티마이저는 인덱스를 이용한 엑세스 방식이 전체 테이블 엑세스 방식보다 우선순위가 높다.

* 규칙기반 옵티마이저가 조인 순서를 결정할 때는 조인 칼럼 인덱스의 존재 유무가 중요한 판단의 기준이다.

1) 조인 칼럼에 대한 인덱스가 양쪽 테이블에 모두 존재한다면 설명한 규칙에 따라 우선순위가 높은 테이블을 선행테이블로 선택한다. 

2)한쪽 조인칼럼에만 인덱스가 존재하는 경우에는 인덱스가 없는 테이블을 선행 테이블로 선택해서 조인을 수행한다. 

3) 조인 칼럼에 모두 인덱스가 존재하지 않는 경우에는 FROM 절의 뒤에 나열된 테이블을 선행 테이블로 선택한다.

4) 만약 조인테이블의 우선순위가 동일할 경우 FROM 절에 나열된 테이블의 역순으로 선행 테이블을 선택한다.

* 규칙 옵티마이저의 조인 기법

양쪽 조인 칼럼에 모두 인덱스가 없는 경우 Sort Merge Join을 사용하고.

둘 중 하나라도 조인 칼럼에 인덱스가 있을 경우 일반적으로 NL Join을 사용한다.

나. 비용기반 옵티마이져

- 비용기반 옵티마이저는 SQL문을 처리하는데 필요한 비용이 가장 적은 실행계획을 선택하는 방식이다.

- 비용기반 옵티마이저는 비용을 예측하기 위해서 규칙기반 옵티마이저가 사용하지않는 테이블, 인덱스, 칼럼등의 다양한 객체 통계정보와 시스템 통계정보를 이용한다.

- 통계정보가 없는 경우 비용기반 옵티마이저는 정확한 비용예측이 불가능해서 비효율적인 실행계획을 생성할 수 있다.

- 비용기반 옵티마이저는 FULL TABLE SCAN이 INDEX SCAN 보다 유리하다고 판단할 경우 FULL TABLE SCAN을 수행한다.

* 비용기반 옵티마이저 구성

비용기만 옵티마이저는 질의 변환기, 대안 계획 생성기, 비용 예축기 등의 모듈로 구성되어있다.

1) 질의변환기

사용자가 작성한 SQL 문을 처리하기에 보다 용이한 형태로 변환하는 모듈.

2)대안 계획 생성기

돌일한 결과를 생성하는 다양한 대한 계획을 생성하는 모듈이다.

대안 계획은 연산의 적용 순서 변경, 연산 방법 변경, 조인 순서 변경 등을 통해서 생성된다.

( 많은 대안계획의 생성은 성능에 저하를 유발시킬 수 있으므로 대안 계획의 수를 제약하는 다양한 방법을 사용한다.)

3) 비용예측기

대안 계획 생성기에 의해서 생성된 대안 계획의 비용을 예측하는 모듈이다.

대안계획의 정확한 비용을 예측하기 위해서 연산의 중간 집합의 크기 및 결과 집합의 크기, 분포도 등의 예측이 정확해야 한다.

2. 실행계획

- SQL이 요구한 사항을 처리하기 위한 처리와 방법을 의미한다.

- 실행계획 생성한다는 것은 SQL을 어떤 순서로 처리할 지 결정하는 작업이다.

- 옵티마이저는 다양한 처리 방법들 중에서 가장 효율적인 방법을 찾아준다.

- 실행계획을 구성하는 요소에는 조인순서, 조인기법, 엑세스기법, 최적화정보, 연산 등이 있다.

1) 조인순서: 조인 작업을 수행할 때 참조하는 테이블의 순서이다.

2) 조인기법: 두 개의 테이블을 조인할 때 사용하는 방법으로 NL Join, Hash Join, Sort Merge Join 등이 있다.

3) 엑세스 기법: 인덱스를 이용하여 테이블을 엑세스하는 인덱스 스캔과 테이블 전체를 모두 읽으면서 조건을 만족하는 행을 찾는 풀 테이블 스캔이 있다.

4) 최적화정보: 옵티마이저가 실행계획의 각 단계마다 예상되는 비용을 표시한것.

cost: 상대적인 비용 정보

card: 주어진 조건을 만족한 결과 집합 혹은 조인 조건을 만족한 결과 집합 건 수

bytes: 결과집합이 차지하는 메모리 양을 바이트로 표시한 것.

이러한 정보들은 통계정보를 바탕으로 옵티마이저가 계산한 예상치이다.

5) 연산: 여러 가지 조작을 통해서 원하는 결과를 얻어내는 일련의 작업이다.

연산에는 조인 기법, 엑세스기법, 필터, 정렬, 집계, 뷰 등 다양한 종류가 존재한다.

3. SQL 처리 흐름도.

- SQL의 내부적인 처리절차를 시각적으로 표현한 도표이다.

- 실행계획을 시각화한 것이다.

조인순서는 TAB1 -> TAB2 일 때 TAB1을 Outer Table 또는 Driving Table 이라고 하고, TAB2를 Inner Table 또는 Lookup Table 이라고 한다.