3-2-4장. 인덱스 설계 - A

인덱스(Index)의 개념

인덱스는 데이터 레코드를 빠르게 접근하기 위해 <키 값, 포인터> 쌍으로 구성되는 데이터 구조이다.

 

• 인덱스는 데이터가 저장된 물리적 구조와 밀접한 관계가 있음

• 인덱스는 레코드가 저장된 물리적 구조에 접근하는 방법을 제공

• 인덱스를 통해서 파일의 레코드에 대한 액세스를 빠르게 수행 가능

• 레코드의 삽입과 삭제가 수시로 일어나는 경우에는 인덱스의 개수를 최소로 하는 것이 효율적

• 인덱스가 없으면 특정한 값을 찾기 위해 모든 데이터 페이지를 확인하는 TABLE SCAN이 발생

• 기본키를 위한 인덱스를 기본 인덱스라 하고, 기본 인덱스가 아닌 인덱스들을 보조 인덱스라고 함. 대부분의 관계형 데이터베이스 관리 시스템에서는 모든 기본키에 대해서 자동적으로 기본 인덱스를 생성

• 레코드의 물리적 순서가 인덱스의 엔트리 순서와 일치하게 유지되도록 구성되는 인덱스를 클러스터드(Clustered) 인덱스(인덱스 순서에 따라 정렬되어 저장, 빠른 연산 가능)라고 한다.

• 인덱스는 구조나 특징에 따라 트리 기반 인덱스, 비트맵 인덱스, 함수 기반 인덱스, 비트맵 조인 인덱스, 도메인 인덱스 등으로 분류

트리 기반 인덱스

트리 기반 인덱스는 인덱스를 저장하는 블록들이 트리 구조를 이루고 있는 것으로, 상용 DBMS에서는 트리 구조 기반의 B+ 트리 인덱스를 주로 활용함

 

• B 트리 인덱스

  • 일반적으로 사용되는 인덱스 방식으로, 루트 노드에서 하위 노드로 키 값의 크기를 비교해 나가면서 단말 노드에서 찾고자 하는 데이터를 검색

  • 키 값과 레코드를 가리키는 포인터들이 트로 노드에 오름차순으로 저장

  • 모든 리프 노드는 같은 레벨에 있음

• B+ 트리 인덱스

  • B+ 트리는 B 트리의 변형으로 단말 노드가 아닌 노드로 구성된 인덱스 세트(Index Set)와 단말 노드로만 구성된 순차 세트(Sequence Set)로 구분

  • 인덱스 세트에 있는 노드들은 단말 노드에 있는 키 값을 찾아갈 수 있는 경로로만 제공되며, 순차 세트에 있는 단말 노드가 해당 데이터 레코드의 주소를 가리킴

  • 인덱스 세트에 있는 모든 키 값이 단말 노드에 다시 나타나므로 단말 노드만을 이용한 순차 처리가 가능

비트맵 인덱스

비트맵 인덱스는 인덱스 컬럼의 데이터를 Bit 값인 0 또는 1로 변환하여 인덱스 키로 사용하는 방법이다.

 

• 비트맵 인덱스의 목적은 키 값을 포함하는 로우의 주소를 제공하는 것

• 비트맵 인덱스는 분포도가 좋은 컬럼에 적합하며, 성능 향상 효과를 얻을 수 있음

• 데이터가 Bit로 구성되어 있기 때문에 효율적인 논리 연산이 가능하고 저장 공간이 작음

• 비트맵 인덱스는 다중 조건을 만족하는 튜플의 개수 계산에 적합

• 비트맵 인덱스는 동일한 값이 반복되는 경우가 많아 압축 효율이 좋음

함수 기반 인덱스

함수 기반 인덱스는 컬럼의 값 대신 컬럼에 특정 함수나 수식을 적용하여 산출된 값을 사용하는 것으로, B+ 트리 인덱스 또는 비트맵 인덱스를 생성하여 사용한다.

 

• 함수 기반 인덱스는 데이터를 입력하거나 수정할 때 함수를 적용해야 하므로 부하가 발생할 수 있음

• 사용된 함수가 사용자 정의 함수일 경우 시스템 함수보다 부하가 더 큼

• 함수 기반 인덱스는 대소문자, 띄어쓰기 등에 상관없이 조회할 때 유용하게 사용됨

• 적용 가능한 함수의 종류 : 산술식(Arithmetic Expression), 사용자 정의함수, PL/SQL Function, SQL Function, Package, C callout 등

비트맵 조인 인덱스

비트맵 조인 인덱스는 다수의 조인된 객체로 구성된 인덱스로, 단일 객체로 구성된 일반적인 인덱스와 액세스 방법이 다르다.

 

• 비트맵 조인 인덱스는 비트맵 인덱스와 물리적 구조가 동일

도메인 인덱스

도메인 인덱스는 개발자가 필요한 인덱스를 직접 만들어 사용하는 것으로, 확장형 인덱스(Extensible Index)라고도 한다.

 

• 개발자가 필요에 의해 만들었지만 프로그램에서 제공하는 인덱스처럼 사용할 수도 있다.

인덱스 설계

인덱스를 설계할 때는 분명하게 드러난 컬럼에 대해 기본적인 인덱스를 먼저 지정한 후 개발 단계에서 필요한 인덱스의 설계를 반복적으로 진행한다.

 

• 인덱스 설계 순서

  1. 인덱스의 대상 테이블이나 컬럼 등을 선정

  2. 인덱스의 효율성을 검토하여 인덱스 최적화 수행

  3. 인덱스 정의서 작성

인덱스 대상 테이블 선정 기준

• MULTI BLOCK READ 수에 따라 판단

• 랜덤 액세스가 빈번한 테이블

• 특정 범위나 특정 순서로 데이터 조회가 필요한 테이블 

• 다른 테이블과 순차적 조인이 발생되는 테이블

인덱스 대상 컬럼 선정 기준

• 인덱스 컬럼의 분포도가 10% ~ 15% 이내인 컬럼

• 분포도가 10% ~ 15% 이상이어도 부분 처리를 목적으로 하는 컬럼

• 입출력 장표 등에서 조회 및 출력 조건으로 사용되는 컬럼

• 인덱스가 자동 생성되는 기본키와 Unique키 제약 조건을 사용한 컬럼

• 가능한 한 수정이 빈번하지 않은 컬럼

• ORDER BY, GROUP BY, UNION이 빈번한 컬럼

• 분포도가 좁은 컬럼은 단독 인덱스로 생성

• 인덱스들이 자주 조합되어 사용되는 경우 하나의 결합 인덱스로 생성

인덱스 설계 시 고려사항

• 새로 추가되는 인덱스는 기존 액세스 경로에 영향을 미칠 수 있음

• 인덱스를 지나치게 많이 만들면 오버헤드가 발생

• 넓은 범위를 인덱스로 처리하면 많은 오버헤드가 발생

• 인덱스를 만들면 추가적인 저장 공간이 필요

• 인덱스와 테이블 데이터의 저장 공간이 분리되도록 설계