B*TREE 인덱스 구조

강사 : 이종인

다우 교육원 전임강사 /

온디멘드 수석 컨설턴트

/ FMG 수석 컨설턴트

목차

인덱스 개요 B*TREE 인덱스 구조 B*TREE 인덱스 생성 과정 B*TREE 인덱스 행의 구조 SQL Server 인덱스 인덱스 페이지 조각화 인덱스 검색 프로세스 이해

인덱스 개요

장점- 성능 개선 : 데이터 검색 시 IO 및 CPU 사용량 감소로 검색

속도 개선

- 유일성 보장 : 데이터의 유일성을 보장하는 유일한 수단

(PK, UNIQUE 제약 조건도 내부적으로는 고유 (unique) 인덱스생성 )

단점- 저장 공간 소요 : sysindexes, sp_spaceused 구문으로 사용 공간

확인

- DML 작업 시 추가 부하 발생

B*TREE 인덱스 구조

-------------------------- Root Page

--- Leaf Page

--------------- Intermediate Page

Tree 구조로 구성됨 ( 나무를 뒤집어 놓은 구조 )

- 상위 : Root Page

- 중간 : Intermediate Page

- 하위 : Leaf Page

인덱스 시작점

리프 레벨 포인터

인덱스 키 + 포인터 (ROWID / Clustering Key)

Leaf Level 을 먼저 구성하고 Leaf Page 가 2 개 이상으로

분할 시 새로운 Root Level 추가

Root Page 가 2 개 이상으로 분할 시 새로운 Root Page 추가

기존의 Root 는 Intermediate Page 가 된다 .

인덱스 페이지는 이중 링크로 구성되어 페이지간 연결 정보 유지

Root (single page)

Root

Root Leaf

Root

Root Intermediate

… Leaf

B*TREE 인덱스 생성 과정

Header

Index Key Column

Book MarkPage ID

Book MarkFile ID

Book MarkSlot ID

NULL bitmap

1byte 4bytes 2bytes 2bytes 1bit/Cols

인덱스 페이지 행 ( 힙 테이블 상의 리프 페이지 )

인덱스 페이지 행 ( 리프 페이지가 아닌 경우 )

Header

Index Key Column

Down Page ID

Down PageFile ID

No. ofColumns

NULL bitmap

1byte 4bytes 2bytes 2bytes 1bit/Cols

인덱스 페이지 행 ( 클러스터 형 인덱스 상의 리프 페이지 )

Header

Index Key Column

No. of Columns

NULL bitmap

No. of Variable

Columns

Variable Column

Header

ClusteredIndex Key

1byte 2bytes 1bit/Cols 2bytes 2bytes/Cols

B*TREE 인덱스 행의 구조

DATA ( CLUSTERED INDEX )

NON-CLUSTERED INDEX

- 리프 레벨

CLUSTERED INDEX

- 리프 레벨

--- --------- ---- Root Page ---- ----- ---- --

--- Leaf Page ---

----- Intermediate Page ----

인덱스 키 + 포인터 (ROWID / Clustering Key)

DATA ( HEAP )

데이터 페이지

SQL Server 인덱스

Non-LeafLevel

가기순 3:298

김태훈 3:302

이소민 3:306

임세령 3:310

insert emp (name,title…) values (‘ 이소진’ , ‘ 대리’ … )

Leaf Level(key Value)

가기순 3:133:3

공국진 3:111:2

공대열 3:129:4

…

김태훈 3:102:3

남수중 3:133:0

남현주 3:102:0

…

3:137:1이소진

3:137:3이수희

3:137:2이소정

3:145:1이소영

3:137:1이소민 임세령 3:200:3

임용찬 3:188:0

임희찬 3:172:1

…

Page 302 Page 310

3:137:2이수희

3:320:1이소진

3:137:1이소정

< =< = 이소진이소진

Page 2983:137:1이소진

3:145:1이소영

3:137:1이소민

이소진 3:320:1

인덱스 페이지 조각화

Page 305

클러스터형 인덱스가 있는 상태에서의

비클러스터형 인덱스 구조인덱스 키 + 포인터 (Clustering Key)

DATA ( CLUSTERED INDEX )

1) 클러스터드 인덱스의 레벨수 – 1 만큼의 I/O 가 추가

1) 새로운 데이터 삽입시 NON-Clustered INDEX 의 추가 부하 발생이 없다

단점

장점

비클러스터형 인덱스의 구조 변화

Demo : 인덱스 포인터 정보 확인 포인터 정보 (ROWID or 클러스터형 인덱스 키 ) 확인

select * from emp where name=‘ 이소정’

Root

Leaf Level(key Value)

sysindexes Indid=2 Root=400

가기순 3:301

김태훈 3:302

이소민 3:305

임세령 3:310

가기순 3:133:3

공국진 3:111:2

공대열 3:129:4

…

10000 이종인 …

10001 황희정 …

10002 류경석 …

10003 최철원 …

< =’< =’ 이소정’이소정’

김태훈 3:102:3

남수중 3:133:0

남현주 3:102:0

…

이소민 3:137:1

이소영 3:145:1

이소정 3:137:2

…

임세령 3:200:3

임용찬 3:188:0

임희찬 3:172:1

…

Page 302 Page 310

Page 400

10004 남현주 …

10005 이동희 …

10006 김태훈 …

10007 정원혁 …

10008 최인규 …

10009 전복희 …

10010 임무호 …

10011 송원석 …

10024 이수희 …

10025 이소민 …

10026 이소정 …

10027 황인숙 …

10068 홍태영 …

…

…

…

… …

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Page 301 Page 305

BOOK MARK NAVIGATIONHEAP

비클러스터형 인덱스를 사용한 데이터 검색

select * from emp where empno = 10006

Leaf

Root

sysindexes Indid=1 Root=100

10000 3:101

10005 3:102

10009 3:120

…

10024 3:137

…

10068 3:205

< =10006< =10006Page 100

10000 이종인 …

10001 황희정 …

10002 류경석 …

10003 최철원 …

10004 남현주 …

10005 이동희 …

10006 김태훈 …

10007 정원혁 …

10008 최인규 …

10009 전복희 …

10010 임무호 …

10011 송원석 …

10024 이수희 …

10025 이소민 …

10026 이소정 …

10027 황인숙 …

10068 홍태영 …

…

…

…

… …

Page 101 Page 102 Page 120 Page 137 Page 205

클러스터형 인덱스를 사용한 데이터 검색

select * from emp where name=‘ 이소정’

Root

Leaf Level(key Value)

sysindexes Indid=2 Root=400

가기순 3:301

김태훈 3:302

이소민 3:305

임세령 3:310

가기순 10044

공국진 10043

공대열 10013

…

< =’< =’ 이소정’이소정’

김태훈 10006

남수중 10066

남현주 10004

…

이소민 10025

이소영 10063

이소정 10026

…

임세령 10051

임용찬 10039

임희찬 10057

…

Page 302 Page 310

Page 400

Page 301 Page 305

BOOK MARK NAVIGATION (10026)

Clustered Index ROOT

sysindexes Indid=1 Root = 100

클러스터형 인덱스가 있는 테이블에서 비클러스터형 인덱스를 사용한 데이터 검색

Leaf Level (DATA)

Root 10000 3:101

10005 3:102

10009 3:120

…

10024 3:137

…

10068 3:205

< =10026< =10026

Page 100

10000 이종인 …

10001 황희정 …

10002 류경석 …

10003 최철원 …

10004 남현주 …

10005 이동희 …

10006 김태훈 …

10007 정원혁 …

10008 최인규 …

10009 전복희 …

10010 임무호 …

10011 송원석 …

10024 이수희 …

10025 이소민 …

10026 이소정 …

10027 황인숙 …

10068 홍태영 …

…

…

…

… …

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BOOK MARK NAVIGATION (10026)

클러스터형 인덱스가 있는 테이블에서 비클러스터형 인덱스를 사용한 데이터 검색 (2)

Demo : 인덱스 사용 시 IO 분석 인덱스 사용 시 IO 분석

요약

B*TREE 인덱스의 구조 - Bottom-Up 방식으로 생성 되며 루트 페이지 하나를 유지함 - 루트 - 중간 - 리프 페이지로 구성 - 리프 페이지는 인덱스 키 컬럼 + 포인터로 구성됨 비클러스터형 인덱스 - 단일 행 또는 적은 범위의 검색에 효율적인 구조 - 클러스터형 인덱스의 존재 여부에 따라서 포인터 정보가 행 구별자 (ROWID) 또는 클러스터형 인덱스 키러 구성됨

클러스터형 인덱스 - 일반 B*TREE 인덱스와 구조는 동일하나 리프 페이지가 데이터인 구조 - 범위 검색 / 집계 연산 등에 효율적

B*TREE 인덱스 정보 확인하기

강사 : 이종인

다우 교육원 전임강사 /

온디멘드 수석 컨설턴트

/ FMG 수석 컨설턴트

목차

B*TREE 인덱스 기본 정보 확인 B*TREE 인덱스 통계 정보 확인 B*TREE 인덱스 조각화 확인

sysindexes 시스템 테이블

Id : 기반 오브젝트 ID ( table / view) Indid : index ID

First : Leaf-level 의 시작 페이지 주소 Root : 인덱스의 시작점 주소 First IAM : 첫 IAM 페이지 주소 Dpages : leaf-level 페이지의 개수 Statblob : 통계페이지 (image 로 저장 ) Rows : 인덱스의 행 수 Rowmodcrt : 통계 업데이트 기준 / 최근 통계 업데이트 후 변경된 행의

개수

0: HEAP 1: 클러스터형 인덱스 2~250: 비클러스터형 인덱스 255 : BLOB page

id indid first root first IAM dpages statblob rowsrowmodctr

B*TREE 인덱스 기본 정보 확인

Demo : 인덱스 기본 정보 확인

sysindexes 시스템 테이블 정보 확인

SP_HELPSTATS ‘ 테이블 이름’ , ‘ALL’ : 테이블의 모든 통계의 이름 반환

DBCC SHOW_STATISTICS (‘ 테이블 _ 이름’ , ‘ 인덱스 _ 이름’ ) : 해당 통계 페이지 정보 반환

update statistics 테이블 _ 이름 인덱스 _ 이름

B*TREE 인덱스 통계 정보 확인 / 갱신

update statistics employees pk_employeesupdate statistics employees pk_employees

• Updated

• Rows

• Rows Sampled

• Steps : Max 200

• Density

• All Density

• Range_Hi_Key

• Range_Rows

• EQ_Rows

• Distinct_Range_Rows

• Avg_Range_Rows

통계 페이지 정보

Demo : 인덱스 통계정보 확인

인덱스 통계 정보 확인

인덱스 조각화의 영향

1) DML (insert/update/delete) : 페이지 할당 / 조각화 부하 감소 OLTP 성 효율적

2) select : range-query, group by , order by 등 seek time 증가 DW, DSS, Report 용 비효율적

조각화 여부 확인 : DBCC SHOWCONTIG

B*TREE 인덱스 조각화 정보 확인

dbcc showcontig ('tb_m_mmodel_cost_act_past','PK_tb_m_mmodel_cost_act_past')

DBCC SHOWCONTIG 이 ( 가 ) 'tb_m_mmodel_cost_act_Past' 테이블을 스캔하는 중 ...테이블 : 'tb_m_mmodel_cost_act_Past' (165575628); 인덱스 ID: 1, 데이터베이스 ID:

10TABLE 수준 스캔이 수행되었습니다 .- 스캔한 페이지 ................................: 1888100- 스캔한 익스텐트 ..............................: 244450- 전환된 익스텐트 ..............................: 671143- 익스텐트 당 평균 페이지 수 ........................: 7.7- 스캔 밀도 [ 최적 : 실제 ].......: 35.17% [236013:671144]- 논리 스캔 조각화 상태 ..................: 2.35%- 익스텐트 스캔 조각화 상태 ...................: 35.57%- 페이지 당 사용 가능한 평균 바이트 수 .....................: 76.7- 평균 페이지 밀도 ( 전체 ).....................: 99.05%DBCC 실행이 완료되었습니다 . DBCC 에서 오류 메시지를 출력하면 시스템 관리자에게

문의하십시오 .

select count(*) from tb_m_mmodel_cost_act_past where work_yymm='200410'

CPU 시간 = 7189ms, 경과 시간 = 30181ms.

DBCC SHOWCONTIG ( 조각화의 경우 )

dbcc showcontig ('tb_m_mmodel_cost_act_past','PK_tb_m_mmodel_cost_act_past')

DBCC SHOWCONTIG 이 ( 가 ) 'tb_m_mmodel_cost_act_Past' 테이블을 스캔하는 중 ...테이블 : 'tb_m_mmodel_cost_act_Past' (165575628); 인덱스 ID: 1, 데이터베이스 ID:

10TABLE 수준 스캔이 수행되었습니다 .- 스캔한 페이지 ................................: 1888097- 스캔한 익스텐트 ..............................: 240140- 전환된 익스텐트 ..............................: 240139- 익스텐트 당 평균 페이지 수 ........................: 7.9- 스캔 밀도 [ 최적 : 실제 ].......: 98.28% [236013:240140]- 논리 스캔 조각화 상태 ..................: 0.42%- 익스텐트 스캔 조각화 상태 ...................: 0.11%- 페이지 당 사용 가능한 평균 바이트 수 .....................: 76.7- 평균 페이지 밀도 ( 전체 ).....................: 99.05%DBCC 실행이 완료되었습니다 . DBCC 에서 오류 메시지를 출력하면 시스템 관리자에게

문의하십시오 .

select count(*) from tb_m_mmodel_cost_act_past where work_yymm='200410'

CPU 시간 = 6267ms, 경과 시간 = 14510ms.

DBCC SHOWCONTIG ( 재구성 후의 경우 )

요약

B*TREE 인덱스 기본 정보 확인 - sysindexes 시스템 테이블을 통해서 다음 내용 확인 ( 인덱스 종류 / 행 숫자 / 통계 정보 갱신 임계값 / 사용중인 페이지 숫자

등 ) B*TREE 인덱스 통계 정보 확인 (DBCC SHOW_STATISTICS ) - 정기 적인 통계 정보 확인을 통한 갱신 주기 결정 - 올바른 실행 계획 생성 여부 확인 후 샘플링 비율 결정

B*TREE 인덱스 조각화 정보 확인 (DBCC SHOWCONTIG) - 정기 적인 조각화 정보 확인을 통한 인덱스 재구성 주기 결정 - 적절한 채우기 비율 (fillfactor) 결정