[DB] 인덱스 (Index)

1.  인덱스 개요

• 데이터에 대한 논리적 포인터의 집합으로 책의 찾아보기와 같은 역할
• 테이블 로우의 특정값(ROWID)과 특정 컬럼의 정렬된 값을 결합하여 구조화
• 질의문의 빠른 수행과 컬럼값의 유일성을 보장하기 위해서 사용

 

* 인덱스의 필요성

• 테이블 로우는 데이터 파일 블록의 빈 공간에 저장됨
• 데이터베이스는 각 테이블의 모든 페이지에 있는 데이터를 읽어서 원하는 로우를 찾아야함
• 작은 크기의 테이블은 없어도 무관
• 대부분의 경우 데이터 접근 속도가 빨라짐

 

* 인덱스의 장단점

	장점	단점
	빠르게 데이터를 찾아낼 수 있음	인덱스 자체가 추가 공간을 차지하고, 인덱스를 유지 관리하는데 추가적인 시간 소비
	유일 인덱스로 만들면 UNIQUE 제약 조건도 강화할 수 있음	인덱스를 이용해서 검색할 때는 시간이 줄어들지만, 데이터를 추가 수정시에는 시간이 더 걸림

 

 

* 인덱스 생성 기준

• 생성 O
  • SQL문에서 컬럼이 WHERE절 또는 JOIN 조건에서 자주 사용될 때
  • 컬럼에 광범위한 값이 포함될 때(범위 검색)
  • 컬럼에 많은 수의 NULL 값이 포함될 때
  • 대형 테이블이고 대부분의 질의가 10~15% 이하로 로우를 읽어들일 것으로 예상할 때
• 생성 X
  • 테이블에 자료의 양이 적을 때
  • 컬럼이 WHERE 조건으로 자주 사용되지 않을 때
  • 질의 대부분이 10~15% 이상 데이터를 읽어올 것으로 예상될 때
  • 테이블에 빈번하게 삽입, 수정, 삭제가 일어날 때

 

 

* 인덱스의 종류

(논리적 분류)

• 단일 컬럼 인덱스 : 하나의 컬럼으로 인덱스를 구성
• 복합 인덱스 : 두 개 이상의 컬럼으로 인덱스를 구성 (32개까지 가능)
• 유일 인덱스 : 중복된 값이 존재하지 않는 인덱스
• 비유일 인덱스 : 중복된 값이 허용되는 인덱스
• 함수 기반 인덱스 :  함수나 표현식으로 컬럼 값을 계산하여 인덱스에 저장

(물리적 분류)

• 역방향 인덱스
  • B-Tree 인덱스에서 컬럼의 값을 뒤집어서 배열
  • 연속된 데이터의 경우 이전의 데이터를 지우면, 한쪽으로 치우치는 현상이 발생하고 균형이 깨지는 것을 방지
• 비트맵 인덱스 : 인덱스에 저장된 컬럼의 값을 바이너리로 저장
• 비트맵-조인 인덱스
  • 기본 구조는 비트맵 인덱스와 동일 
  • 두 개 이상의 테이블 조인 결과에 대해 정의되어 생성된 인덱스
• 유일 인덱스 :  중복된 값이 존재하지 않는 인덱스

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2. 인덱스 구조와 작동원리

* B-Tree (Balanced Tree, 균형트리)

• 균형트리는 양쪽 노드의 높이 차가 1 이하인 트리로 원하는 값을 찾고자 할 때, 일정한 성능을 보장
• 대부분의 DBMS는 B-Tree 구조를 사용하여 인덱스를 표현
• 데이터의 검색(SELECT)시에 뛰어난 성능
• 데이터의 변경(INSERT, UPDATE, DELETE)시에 성능 저하

 

* 인덱스 구성

• 리프 블록은 항상 인덱스 키(Key) 값 순으로 정렬되어 있기 때문에, 범위 스캔(Range Scan, 검색 조건에 해당하는 범위만 읽다가 멈추는 것)이 가능
• 정방향과 역방향 스캔이 둘 다 가능하도록 양방향 연결 리스트(Double linked list) 구조로 연결됨

 

* 인덱스 스캔 (Index  Scan)

1. Index Range Scan
   • 인덱스 루트 블록에서 리프 블록까지 수직적으로 탐색한 후, 리프 블록을 필요한 범위(Range)만 스캔하는 방식
   • B-Tree 인덱스의 가장 일반적이고 정상적인 형태의 액세스 방식
2. Index Unique Scan
   • 수직적 탐색만으로 데이터를 찾는 스캔 방식으로서, Unique 인덱스를 '=' 조건으로 탐색하는 경우에 작동
   • 일치하는 값을 찾은 경우 바로 멈춤
3. Index Full Scan
   • 수직적 탐색없이 인덱스 리프 블록을 처음부터 끝까지 수평적으로 탐색하는 방식
   • 대개는 데이터 검색을 위한 최적의 인덱스가 없을 때 차선으로 선택
   • 인덱스 선두 컬럼이 조건절에 없으면 우선적으로 Table Full Scan을 고려 (대용량 테이블 X)
   • 인덱스만으로 원하는 결과를 얻을 수 있는 경우에 활용
     • ORDER BY절의 컬럼으로 인덱스가 구성된 경우
     • GROUP BY절의 컬럼으로 인덱스가 구성된 경우
     • 인덱스 스캔 단계에서 대부분의 로우를 필터링하고, 일부에 대해서만 테이블 액세스하는 것이 효율적이라고 판단될 때
4. Index Skip Scan
   • 루트 또는 브랜치 블록에서 읽은 칼럼 값 정보를 이용해, 조건에 부합하는 레코드를 포함할 '가능성이 있는' 하위 블록만 골라서 액세스하는 방식
   • 조건절에 빠진 인덱스 선두 칼럼의 Distinct Value 개수가 적고, 후행 칼럼의 Distinct Value 개수가 많을 때
5. Index Fast Full Scan : 인덱스 트리구조를 무시하고, 인덱스 세그먼트 전체를 멀티블록 읽기 방식으로 스캔

	Index Full Scan	Index Fast Full Scan
	- 인덱스 구조를 따라 스캔	- 세그먼트(인덱스) 전체를 스캔
	- 결과집합 순서 보장	- 결과집합 순서 보장 X
	- Single Block I/O	- Multiblock I/O
	- 병렬스캔 불가	- 병렬스캔 가능
	- 인덱스에 포함되어 있지 않은 컬럼 조회 시에도 사용 가능	- 인덱스에 포함된 컬럼으로만 조회할 때, 사용 가능