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5. 클러스터링 팩터




5. 클러스터링 팩터

: 클러스터링 팩터(Clustering Factor)는 B-Tree 인덱스를 사용한 Range Scan 비용 계산식
의 중요한 요소이며, 비용계산 결과에 오차를 일으키는 가장 큰 원인이 될 수 있다고 경고했다.
클러스터링 팩터는 데이터가 테이블 전체에 무작위로 분산된 정도를 나타내는 하나의 숫자이다.
테이블 내 데이터의 흩어짐(Scatter)을 표현할 수 있는 숫자를 만든 발상은 매우 훌륭하다.
DBA가 성능을 개선하거나 경합을 줄이고자 채택한 합리적인 전략 대부분이 오히려 옵티마이져가
당연히 사용해야 할 인덱스를 무시하게 하는 부작용을 일으키는데, 이 장은 이런 내용을 다루고 있다.
앞으로의 모든 설명은 전통적인 힙 구조(Heap-Organized) 테이블에 초점을 맞출 것이며,
예제에 사용된 문제의 인덱스는 대체로 시간기반(time-based) 또는 순서기반(Sequence-based) 컬럼을 가진다.

5.1. 기준 예제

SQL>  create table t1 ( date_ord date constraint t1_dto_nn not null,
                      seq_ord number(6) constraint t1_sqo_nn not null ,
                     small_vc varchar2(10)) pctfree 90 pctused 10
/
Table created.
SQL> create sequence t1_seq ;
Sequence created.

SQL> create or replace procedure t1_load(i_tag varchar2) as
    m_date date ;
    begin
     for i in 0..25 loop
             m_date := trunc(sysdate) + i ;
             for j in 1..200 loop
                 insert into t1 values ( m_date, t1_seq.nextval, i_tag||j) ;
                 commit ;
                 dbms_lock.sleep(0.01);
            end loop;
    end loop;
   end ;
   /

Procedure created.

-- 다중 세션에서 동시에 Insert 수행
SQL>  execute t1_LOAD('a');
PL/SQL procedure successfully completed.
SQL>  execute t1_LOAD('b');
PL/SQL procedure successfully completed.
SQL>  execute t1_LOAD('c');
PL/SQL procedure successfully completed.
SQL>  execute t1_LOAD('d');
PL/SQL procedure successfully completed.
SQL>  execute t1_LOAD('e');
PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> create index t1_i1 on t1 ( date_ord, seq_ord ) ;
Index created.

SQL> begin
   dbms_stats.gather_table_stats ( user ,'t1', cascade => true, estimate_percent=>null,  -
   method_opt => 'for all columns size 1');
   end ;
/
PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select blocks , num_rows from user_tables where table_name ='T1';

    BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
       754      26000
SQL> select index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor from user_indexes
  2  where table_name ='T1';

INDEX_NAME                         BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
------------------------------ ---------- ----------- -----------------
T1_I1                                   1          87              1342



PCTFREE 90 을 부여하여 적은 Row 수로 다수의 Block 을 차지 하도록 Table 생성,
Insert 주체를 파악하기 위한 "small_vc", 다섯 세션에서 동시에 Insert 작업 수행 후,
Rows, Block, Clustering Factor 파악 하기
이 사례에서 클러스터링 팩터가 테이블 블록 개수와 비슷한 반면 테이블 로우 수보다 훨씬 적다는 사실에 주목하라.

SQL> alter session set "_optimizer_cost_model"=io ;
Session altered.

SQL> alter session set "_optimizer_skip_scan_enabled"=false;
Session altered.

SQL> set autotrace traceonly explain
SQL> select count(small_vc) from t1 where date_ord = trunc(sysdate)+7 ;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 515789116

----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name  | Rows  | Bytes | Cost  |
----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |       |     1 |    13 |    57 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |       |     1 |    13 |       |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1    |  1000 | 13000 |    57 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1 |  1000 |       |     5 |
----------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("DATE_ORD"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
   - cpu costing is off (consider enabling it)

SQL> set autotrace off



특정 날짜의 모든 데이터를 요청 하는 쿼리를 수행 - 인덱스 사용
비용 계산은 아래와 같다.

"비용 계산"
Cost =
Blevel +
Ceil(effective index selectivity*leaf_blocks) +
Ceil(effective table selectivity*clustering_factor)
Cost =
1+
Ceil(0.03846*86) +
Ceil(0.03846*1,008)
= 1 + 4 + 39 = 44

5.2. 테이블 경합 줄이기(다중 FREELIST) - 테이블

SQL> select /*+ full(t1) */ rowid, date_ord, seq_ord, small_vc from t1
where rownum <= 10 ;

ROWID              DATE_ORD           SEQ_ORD SMALL_VC
------------------ --------------- ---------- ----------
AAANFyAABAAAO/SAAA 18-JUN-09             5201 a1
AAANFyAABAAAO/SAAB 18-JUN-09             5202 a2
AAANFyAABAAAO/SAAC 18-JUN-09             5203 a3
AAANFyAABAAAO/SAAD 18-JUN-09             5204 a4
AAANFyAABAAAO/SAAE 18-JUN-09             5205 a5
AAANFyAABAAAO/SAAF 18-JUN-09             5206 a6
AAANFyAABAAAO/SAAG 18-JUN-09             5207 a7
AAANFyAABAAAO/SAAH 18-JUN-09             5208 a8
AAANFyAABAAAO/SAAI 18-JUN-09             5209 a9
AAANFyAABAAAO/SAAJ 18-JUN-09             5210 a10

10 rows selected.

확장 rowid 는 다음과 같이 구성되어 있다.

  • Object_ID 처음 6개 문자 (AAANFy)
  • 상대 File_ID 다음 3개 문자 (AAB)
  • 파일 내 블록 번호 다음 6개 문자 (AAAO/S)
  • 블록 내 로우 위치 다음 3개 문자 (AAJ)

여기서는 모든 로우가 같은 블록(AAANFy)에 존재한다.
테스트 실행 시, 로우를 삽입하는 프로세스를 식별하고자 small_vc 컬럼에 꼬리표를 달아 놓았다.
다섯 개 모든 프로세스가 동시에 같은 블록을 사용하느라 분주했을 것이다.
아주 바쁜 시스템(특히, 동시성이 높은 시스템)에서, 모든 데이터가 하나의 블록에 집중적으로
입력되는 경우 해당 블록에서 다수의 buffer busy waits 가 나타날 수 있다.
이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까 ?

테이블을 생성할 때 다중 FREELIST를 가지도록 하면 된다.

 Storage ( freelists 5 )
  

이 절을 사용하면, 오라클은 테이블의 세그먼트 헤더 블록에 매달린 다섯 개의 FREE 블록 연결 리스트를 관리한다.
프로세스가 로우를 삽입할 때, FREE 블록을 찾으려면 어떤 리스트를 방문해야 할지 프로세스 ID를 사용하여 결정한다.
이것은 ( 약간의 운에 따라서 ) 다섯 개의 동시 프로세스가 서로 전혀 충돌하지 않을 수 있다는 뜻이다.
다섯 개 프로세스는 로우 삽입 시 완전히 다른 다섯 개 테이블 블록을 사용할 수 있다.

" FREELIST 관리"

기본적으로, 테이블은 오직 한 개의 세그먼트 FREELIST 를 갖도록 정의한다.
오라클은 고수위선(HWM, High Water Mark)을 다섯 블록씩 밀어 올리고 FREELIST 가 비워질 때마다
이 블록들을 FREELIST 에 추가한다. 일반적으로, 전형적인 힙구조 테이블의 로우 생성 시 FREELISTS의
최상위(top) 블록만 사용된다. 다중 FREELIST 을 지정하면, 오라클은 (사용자가 지정한 개수보다)
세그먼트 FREELIST를 하나 더 할당하며 첫 번째 것을 마스터 FREELIST로 사용한다.
이 마스터 FREELIST 는 나머지 다른 FREELIST를 제어하고 이들이 같은 길이(대략 0 에서 5블록 사이)를
유지하도록 하는 중심점이다. 과거에는 테이블 생성 시에만 FREELIST 파라미터를 설정할 수 있었지만,
8i(아마도 8.1.6) 시점부터 간단한 alter 명령어를 통해 FREELIST 값을 변경할 수 있으며
이후에 공간을 할당할 때부터 적용된다.

  • FREELIST 를 5로 설정하고, 앞의 테스트 반복 수행
    클러스터링 팩터가 1,000 정도(테이블 블록 개수와 비슷)에서 26,000(테이블 로우 개수와 일치)으로 증가했다.
    따라서 옵티마이저는 이 인덱스가 끔찍하다고 생각하여 하루치를 조회하는 쿼리에서조차 인덱스 사용을 거부했다.
    그러나 안타까운 것은 하루에 입력된 데이터는 FREELIST 가 1일 때와 마찬가지로 여전히 30에서 35개 테이블
    블록에 존재하며, 단지 로우의 순서만 변경되었을 뿐이다.
    이 문제는 오라클이 클러스터링 팩터 계산 시 최근 이력을 유지하지 않고, 단순히 현재 블록이 이전 블록과
    같은지 여부만 확인하기 때문이다.
INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          86             24136

1 row selected.

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3693069535

-----------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost  |
-----------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    13 |    74 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |       |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |  1000 | 13000 |    74 |
-----------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("DATE_ORD"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
-	cpu costing is off (consider enabling it)

5.3. LEAF 블록 경합 줄이기(reverse key 인덱스) - 인덱스

Reverse key 인덱스로 순서기반 인덱스의 끝부분에서 발생하는 경합(특히 RAC 시스템에서)을
줄이기 위한 매커니즘 이다.
Reverse key 인덱스는 인덱스 구조에 결과 값을 삽입하기 전에 인덱스 구성 컬럼 각각의
바이트 순서를 뒤집는다. 이를 통해 연속된 값이 무작위로 흩어진 인덱스 엔트리가 된다.

SQL>   select dump(date_ord,16) date_dump, dump(seq_ord,16) seq_dump from t1
          where date_ord = to_date('18-jun-2009') and seq_ord = 39 ;

DATE_DUMP                             SEQ_DUMP
---------------------------------- -------------------------------
Typ=12 Len=7: 78,6d,6,12,1,1,1           Typ=2 Len=2: c1,28

1 row selected.

    그러나 이 값을 뒤집으면
SQL> select dump(reverse(date_ord),16) date_dump, dump(reverse(seq_ord), 16) seq_dump from t1
  2  where date_ord = to_date('18-jun-2009') and seq_ord = 39 ;

DATE_DUMP                                SEQ_DUMP
---------------------------------------- ----------------------------------------
Typ=12 Len=7: 1,1,1,12,6,6d,78           Typ=2 Len=2: 28,c1

1 row selected.

H4. Normal Index

SQL> create index t1_i1 on t1(date_ord, seq_ord);
Index created.

SQL> begin
  2          dbms_stats.gather_table_stats(
  3                  user,
  4                  't1',
  5                  cascade => true,
  6                  estimate_percent => null,
  7                  method_opt => 'for all columns size 1'
  8          );
  9  end;
 10  /
PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select blocks, num_rows from user_tables
  where table_name = 'T1';
    BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
       744      26000

1 row selected.

SQL> select index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor
 from user_indexes
 where table_name = 'T1'  ;

INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          86               801
1 row selected.

SQL> set autotrace traceonly explain
SQL> select count(small_vc)
  from t1
 where  date_ord = trunc(sysdate) + 7 ;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 515789116

--------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name  | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |       |     1 |    13 |    36   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |       |     1 |    13 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1    |  1000 | 13000 |    36   (0)| 00:00:01 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1 |  1000 |       |     5   (0)| 00:00:01 |
--------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("DATE_ORD"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

SQL> set autotrace off
  • 인덱스 사용

H4. Reverse Index

SQL> alter index t1_i1 rebuild reverse;

Index altered.

SQL> begin
  2          dbms_stats.gather_table_stats(
  3                  user,
  4                  't1',
  5                  cascade => true,
  6                  estimate_percent => null,
  7                  method_opt => 'for all columns size 1'
  8          );
  9  end;
 10  /

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select blocks, num_rows
  from user_tables
 where  table_name = 'T1';

    BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
       744      26000

1 row selected.

SQL> select index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor
From user_indexes
      Where table_name = 'T1' ;

INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          86             25979

1 row selected.
SQL> set autotrace traceonly explain
SQL> select count(small_vc) from t1
      where date_ord = trunc(sysdate) + 7 ;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3693069535

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    13 |   166   (2)| 00:00:02 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |  1000 | 13000 |   166   (2)| 00:00:02 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("DATE_ORD"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

SQL> set autotrace off

? *CLUSTERING_FACTOR 값이 높아졌으며, Index 를 사용하지 않았음

인덱스를 뒤집는 목적은 테이블 엔트리가 연속된 값으로 들어올 때 인덱스 엔트리를 흩뿌리기(Scatter) 위함이지만,
이는 인접한 인덱스 엔트리에서 가리키는 테이블 엔티리가 여기 저기 흩어지는 결과를 가져온다.
다시 말하면, 클러스터링 팩터가 극도로 증가한다.
이번 테스트에서 클러스터링 팩터가 로우 개수와 비슷하므로, 사용자가 원하는 로우가 작은 테이블
블록 집합(Cluster)에 모여 있음에도 실행 계획이 Index Range Scan 에서 Table Scan 으로 변경되었다.
클러스터링 팩터를 계산하는 매커니즘은 reverse key 인덱스이 영향을 모르기 때문에,
사용자의 데이터 분포는 변하지 않았지만 오라클은 크게 변했다고 생각한다.
특정 인덱스에 대한 i/o 집중을 피하기 위해서 Reverse Index 를 사용하게 되면
결과적으로, Table Block 은 그대로고, Index Block 이 흩뿌려져서, Clustering Factor 가 증가하되고,
Full Table Scan 을 선호 하게 된다.

" Reverse Key 인덱스와 Range Scan"
Reverse Key 인덱스가 Range Scan 을 사용하지 못하는 경우는
Reverse Key 인덱스가, 단일 컬럼 유니크 인덱스의 경우에만 해당 된다.

5.4. 테이블 경합 줄이기(ASSM)

인덱스의 효율성을 크게 떨어뜨리는 또 다른 신기능이 있는데, 이 기능 또한 데이터를 흩뿌림으로써 경합을 줄인다.
다시 말하지만, 하나의 성능 문제를 해결하려는 어떤 시도는 또 다른 성능 문제를 일으킬 수 있다.

SQL> create tablespace test_8k_assm
blocksize 8k
datafile '/u02v/dbatest/DBATEST/test_8k_assm.dbf'
size 50m extent management local
uniform size 1m segment space management auto

오라클은, 특히 RAC 환경에서, 로우 생성 시 테이블 블록에 대한 경합 문제를 회피하고자 이 새로운
segment space management 전략을 선보였다. ASSM 에는 두 가지 주요 특징이 있다.
첫 번째는 구조적인 특징이다. ASSM 테이블스페이스 내 각 세그먼트는 각 익스텐트 시작 부분의 몇 개 블록
(대개 익스텐트의 64개 블록 당 한두 개)을 사용하여 해당 익스텐트 내 나머지 다른 블록에 대한 맵을 관리 한다.
이를 통해 각 블록에 여유 공간이 얼마나 남아 있는지 대충(정확히 말하면 1/4 블록 단위로) 짐작할 수 있다.
두 번째 특징은 실행 시점에 나타난다. 프로세스가 로우를 삽입할 때, 프로세스 ID 에 의해 결정된 공간 맵 블록을
선택한 후 공간 맵으로 부터 데이터 블록(또 다시 프로세스 ID에 의해 결정된)을 선택한다.
ASSM의 순(NET) 효과는 DBA의 개입 없이 프로세스 간 경합을 최소화 하도록 동시 수행되는 프로세스가
데이터 삽입 시 서로 다른 블록을 선택하는 것이다.

    BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
       754      26000

1 row selected.

INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          86             23044

1 row selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3693069535

-----------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost  |
-----------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    13 |    74 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |       |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |  1000 | 13000 |    74 |
-----------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("DATE_ORD"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
-	cpu costing is off (consider enabling it)
  • ASSM Tablespace 에 Table 생성 시, CLUSTERING_FACTOR 가 높아지며,
    Table Access 를 선호하게 된다.

데이터 생성 코드, 데이터 정의 또는 최종 사용자의 행동에 아무런 변화가 없어도,
기본구조 레벨에서의 독특한 오라클 기능만으로 실행 계획이 인덱스를 통한 엑세스 경로에서 테이블 스캔으로 변경될 수 있다.
이 특별한 테스트를 통해서 얻은 또 다른 정보는 ASSM 사용 시 로우 생성의 무작위성과 경합이다.

SQL> select ct,count(*)
  from
             (
                select block, count(*) ct
                from
                    (
                     select
                           distinct dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) block,
                       substr(small_vc, 1,1)
                        from t1
                         )
                   group by block
                 )
         group by ct
;

        CT   COUNT(*)
---------- ----------
         5         11
         1        461
         3         62
         2        188
         4          5

5 rows selected.

표 5-1 ASSM 과 FREELIS 에서 충돌 횟수

  • FREELIST 를 완벽하게 설정하면 동시 로우 생성 시 테이블 블록 경합을 절대적으로 줄일 수 있지만 항상 그런 것은 아니다.
    반면 ASSM 에 의한 무작위 정도(Degree of randomness) 로는 경합을 완벽하게 회피하기 어렵지만,
    시간이 지남에 따라(프로세스가 증가함에 따라) 경합 발생량이 감소하면서 넓게 퍼질 것이다.

5.5. RAC 에서 경합 줄이기(FREELIST GROUPS)

동시 로우 생성이 매우 빈번한, 특히 (과거의) OPS와 (현재의) RAC 환경에서 테이블에 대한 경합을
줄이기 위한 또 다른 옵션은 다중 FREELIST GROUP 을 사용하여 테이블을 생성하는 것이다.
RAC 환경에서, 다중 FREELIST 를 지정하여 테이블 블록에 대한 경합을 제거하더라도 인스턴스 간에 전송되는
세그먼트 헤더 블록은 과열한다. 테이블 정의사항의 일부로 다중 FREELIST GROUP 을 지정할 수 있다.

 STORAGE ( FREELIST GROUPS 5 )

이렇게 하면(NON-ASSM 테이블스페이스에서), 세그먼트 헤더 블록 뒤의 세그먼트 시작점에서 FREELIST GROUP
당 한 개의 블록을 얻는다. 각 블록(그룹)은 인스턴스 ID 와 연관되어 있으며, 각 블록(그룹)은 독립적인 FREELIST 세트를 관리 한다.
따라서, 세그먼트 헤더에 해한 경합이 제거 된다.

RAC 시스템에서 다중 FREELIST GROUP 을 사용하여 테이블 블록에 대한 경합을 자동으로 완화시키는 몇 가지 시나리오가 있다.
첫째, 시퀸스(sequence)의 캐시 사이즈를 충분히 크게 설정한다. 예를 들면,
Create sequence big_seq cache 10000 ;
각 인스턴스가 자신만의 '캐시(Cache)' ( 실제로는 low/high 또는 current/target 의 두 개 숫자만) 관리 하기 때문에,
한 인스턴스가 생성한 값은 다른 인스턴스가 생성한 값과 크게 다를 수 있다. 값의 차이가 크면 서로 떨어진 두 개의 리프
블록에 각각의 값을 저장할 것이다. ( Instance 간의 Ordering 이 되지 않는다. Order Option Or Nocache Option 활용 )
둘째, 테이블의 FREELIST 를 1로 설정하여 각 인스턴스에서 캐싱하는 인덱스 블록이 FRESLIST 절에서 설명했던
flip-flop 효과의 영향을 받지 않도록 한다.
( 각 프로세스가 서로 다른 블록을 번갈아 액세스한다는 것의 의미한다. )
그러나 여기에는 주의해야 할 커다란 부작용이 있다.
각 인스턴스가 자기의 개별적인 인덱스 구역을 효율적으로 채우기 때문에, 현재 가장 높은 값을 가진 부분을 제외한
리프 블록 분할 시 50/50 분할(다시 채워질 가능성이 없는)이 모든 인스턴스에서 일어날 수 있다.
다시 말하면, RAC 시스템에서 테이블에 대한 경합, 순서기반 컬럼 인덱스에 대한 경합, 이러한 인덱스의
클러스터링 팩터에 대한 손상을 피할 수 있지만, 반대급부로 인덱스 사이즈
( 특히 리프 블록 개수)가 단일 인스턴스 데이터베이스의 것보다 두 배 가까이 커질 수 있다.

5.6. 인덱스 컬럼 순서

범위기반 조건 뒤에 나오는 컬럼에 어떤 조건을 사용해도 유효 인덱스 선택도(effective index selectivity)
계산 시 무시(유효 테이블 선택도(effective table selectivity)에는 사용되지만)되면 이 때문에 오라클이
해당 인덱스의 비용을 터무니없이 높게 처리한다.
이런 문제 때문에, 범위기반 조건에 자주 사용되는 컬럼을 인덱스 뒤쪽에 위치시키는 재구성 작업을 제안하기도 한다.

create table t1
pctfree 90
pctused 10
as
select
        trunc((rownum-1)/ 100)  clustered,
        mod(rownum - 1, 100)    scattered,
        lpad(rownum,10)         small_vc
from
        all_objects
where
        rownum <= 10000
;
Create index t1_i1_good on t1 ( clustered, scattered ) ;
Create index t1_i2_bad on t1 (scattered, clustered ) ;

BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
278	10000

select index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor
from user_indexes
where    table_name = 'T1'
;
INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I2_BAD                     1          24             10000
T1_I1_GOOD                    1          24               278

2 rows selected.

set autotrace traceonly explain

select
        /*+ index(t1 t1_i1_good) */
        count(small_vc)
from
        t1
where
        scattered = 50
and     clustered between 1 and 5
;
Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 1877155477

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name       | Rows  | Bytes | Cost  |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |            |     1 |    16 |     4 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |            |     1 |    16 |       |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1         |     6 |    96 |     4 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1_GOOD |     6 |       |     3 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("CLUSTERED">=1 AND "SCATTERED"=50 AND "CLUSTERED"<=5)
       filter("SCATTERED"=50)

Note
-----
-	cpu costing is off (consider enabling it)

이 쿼리를 가장 효율적으로 수행하기 위한 요건을 완벽하게 만족하는 것으로 보이는 인덱스
( 첫 번째 scattered 컬럼에 equel 조건을 사용하고 두 번째 clustered 컬럼에 범위기반 조건을 사용한)
가 있는데도, 옵티마이저는 엉뚱한 인덱스(선두 컬럼에 범위기반 조건을 사용한) 를 선택 한다.

select
        /*+ index(t1 t1_i2_bad) */
        count(small_vc)
from
        t1
where
        scattered =50
and     clustered between 1 and 5
;
Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2775871337

--------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name      | Rows  | Bytes | Cost  |
--------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |           |     1 |    16 |     9 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |           |     1 |    16 |       |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1        |     6 |    96 |     9 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I2_BAD |     6 |       |     2 |
--------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("SCATTERED"=50 AND "CLUSTERED">=1 AND "CLUSTERED"<=5)

Note
-----
set autotrace off

힌트를 추가하여 ( 사용자가 적절하다고 생각하는 ) 인덱스를 사용하도록 강요하면,
오라클이 이 인덱스를 사용하지만, 옵티마이저가 기본적으로 선택한 인덱스를 사용하는 경우보다 비용이 두 배 이상 커진다.
이 결과는 옵티아미저가 클러스터링 팩터를 고려하여 인덱스를 통한 인덱스 경로의 비용을 산출하는 과정에
큰 약점이 있음을 보여준다. 옵티마이저는 단순히 테이블 블록 방문 횟수만을 평가하기 때문에, 최근에 방문한 블록을
다시 방문함으로써 얻어지는 비용감소 효과를 계산식에 어떻게 반영해야 하는지 모른다.

5.7. 인덱스 컬럼 추가

컬럼 순서 변경만이 문제를 일으키는 것은 아니다.
기존 인덱스에 컬럼을 한 두 개 추가하는 것은 매우 일반적인(그리고 대체로 효과적인) 사례이다.
이 방법도 클러스터링 팩터에 극적인 차이를 만들 수 있으며, 따라서 인덱스 선호도에 큰 영향을 미친다.

기존 : movement_date
이후 : movement_date + product_id

create table t1
as
select
        sysdate + trunc((rownum-1) / 500)       movement_date,
        trunc(dbms_random.value(1,60.999))      product_id,
        trunc(dbms_random.value(1,10.000))      qty,
        lpad(rownum,10)                         small_vc,
        rpad('x',100)                           padding
from
        all_objects
where
        rownum <= 10000
;
create index t1_i1 on t1(movement_date);
begin
        dbms_stats.gather_table_stats(
                user,
                't1',
                cascade => true,
                estimate_percent => null,
                method_opt => 'for all columns size 1'
        );
end;
/
Select blocks, num_rows
From   user_tables
Where  table_name = 'T1';

select  index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor
from  user_indexes
where table_name = 'T1';

set autotrace traceonly explain
    -- 인덱스 컬럼 추가를 권장하는 예제
select sum(qty)
from     t1
where  movement_date = trunc(sysdate) + 7
and    product_id = 44
;
    -- 인덱스 변경으로 불리해지는 예제
Select  product_id, max(small_vc)
from   t1
where movement_date = trunc(sysdate) + 7
group by  product_id
;

set autotrace off

BLOCKS   NUM_ROWS
---------- ----------
       182      10000

1 row selected.


INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          27               182

1 row selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 515789116

----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name  | Rows  | Bytes | Cost  |
----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |       |     1 |    14 |    12 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |       |     1 |    14 |       |
|*  2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1    |     8 |   112 |    12 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1 |   500 |       |     2 |
----------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("PRODUCT_ID"=44)
   3 - access("MOVEMENT_DATE"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
   - cpu costing is off (consider enabling it)

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3571608589

----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name  | Rows  | Bytes | Cost  |
----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |       |    60 |  1320 |    38 |
|   1 |  HASH GROUP BY               |       |    60 |  1320 |    38 |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1    |   500 | 11000 |    12 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1 |   500 |       |     2 |
----------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("MOVEMENT_DATE"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
-	cpu costing is off (consider enabling it)


drop index t1_i1;
create index t1_i1 on t1(movement_date, product_id);
begin
        dbms_stats.gather_table_stats(
                user,
                't1',
                cascade => true,
                estimate_percent => null,
                method_opt => 'for all columns size 1'
        );
end;
/

Select  index_name, blevel, leaf_blocks, clustering_factor
from   user_indexes
where table_name = 'T1' ;

set autotrace traceonly explain

select sum(qty)
from   t1
where movement_date = trunc(sysdate) + 7
and   product_id = 44;

select product_id, max(small_vc)
from  t1
where movement_date = trunc(sysdate) + 7
group by  product_id
;
set autotrace off
INDEX_NAME               BLEVEL LEAF_BLOCKS CLUSTERING_FACTOR
-------------------- ---------- ----------- -----------------
T1_I1                         1          31              6645

1 row selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 515789116

----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name  | Rows  | Bytes | Cost  |
----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |       |     1 |    14 |     7 |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |       |     1 |    14 |       |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1    |     8 |   112 |     7 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | T1_I1 |     8 |       |     1 |
----------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("MOVEMENT_DATE"=TRUNC(SYSDATE@!)+7 AND "PRODUCT_ID"=44)

Note
-----
   - cpu costing is off (consider enabling it)


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2967276995

-----------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost  |
-----------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |    60 |  1320 |    45 |
|   1 |  HASH GROUP BY     |      |    60 |  1320 |    45 |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |   500 | 11000 |    19 |
-----------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("MOVEMENT_DATE"=TRUNC(SYSDATE@!)+7)

Note
-----
   - cpu costing is off (consider enabling it)

5.8. 통계정보 바로잡기

오라클이 산출한 클러스터링 팩터가 테이블 내 데이터가 실제로 모여있는 상태를 정확히 대변하지 못할 수 있음을 설명했다.
데이터와 오라클의 계산방식을 조금만 이애하면, 문제를 바로잡을 수 있다.
Dbms_stats 패키지를 통해서 가능하다. Get_xxx_stats 와 set_xxx_stats 등 중요한 두 가지 클래스의 프로시저를 포함하고 있다.

"데이터 딕셔너리 조작하기"
PL/SQL API 로 데이터 딕셔너리 조작하는 것과 Update Col$ 를 조작하는 것
전자는, 사용자가 시스템에 대해서 오라클에 무엇을 지시하고 있는지 이해 못하지도 모르지만, 적어도 데이터 딕셔너리를 일관된
(Self-Consistent) 상태로 유지할 것이다.
후자는 (a) 사용자가 한 번에 변경해야 할 것이 얼마나 많은지 모르며,
(b) 딕셔너리 캐시(v$rowcache)로부터 마음대로 갱신되는 것처럼 보이므로,
변경 사항이 실제로 데이터 딕셔너리에 반영되는지 알수 없다.
(C) 데이터베이스가 일관성 없는 상태가 되기 쉽다.

끝으로

Alter table x enable row movement ;
Alter table x shrink space compact ;
Alter table x shrink space ;

이 기능을 사용하기 전에, 이 명령은 테이블 끝부분에서 옮겨온 데이터를 가지고 시작 부분의 구멍을 메움으로써
공간을 재사용하도록 한다는 사실을 명심하라.
다시 말하면, 로우가 테이블 끝에서 다른 쪽으로 이동하기 때문에, 데이터 입력 시각에 의한 자연적인 클러스터링이 손상될 수 있다.

요약

클러스터링 팩터는 index range scan 비용 산정에 매우 중요하다.
그러나 몇 가지 오라클의 기능과 성능전략에 의해 부적절한 클러스터링 팩터가 만들어지기도 한다.
대부분의 경우, 일어날 만한 문제는 쉽게 예측할 수 있으며, 다른 방법을 사용하여 더 적절한 클러스터링
팩터를 만들어 낼 수 있다. 언제든지 dbms_stats 패키지를 사용하여 클러스터링 팩터를 바로 잡을 수 있다.
만약 다중 FREELISTS 또는 ASSM 사용에 의해 클러스터링 팩터가 과도하게 증가하며, 클러스터링 팩터를 만들어내는
오라클 내부 코드인 SYS_OP_COUNTCHG() 함수를 사용하여 더 현실적인 값을 얻을 수 있다.

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