株式会社コーソル

コーソルDatabaseエンジニアのブログ

技術ブログ

主要RDBMS製品の比較 – インデックスの仕組みと物理構造

Oracle ACE Proの渡部です。 主要なRDBMS製品を比較します。

  • 大枠を整理することが最大の目的です。細かい例外事項や拡張機能は適宜記載を割愛しています。
  • 2022年9月時点の最新バージョンをベースに記載していますが、記載内容にバージョン依存は少ないはずです。
  • 時間ができた時に随時追記予定です。
  • もし誤りを見つけた場合は、優しく教えていただけると嬉しいです。→ https://twitter.com/wrcsus4 or ryota.watabe at cosol dot jp

「主要RDBMS製品の比較」ページ一覧

立場の表明

  • コーソルはデータベース関連製品の販売およびプロフェッショナルサービス提供を行っている営利企業です。
  • https://cosol.jp にある全てのコンテンツは、情報提供に加えて、コーソルの認知度向上、コーソルの営利活動の促進を目的としています。

Database Performance Analyzer DPA

コーソルのDbvisitサービス

著者について

インデックスの必要性

  • テーブルに格納された行データはデータファイルに格納されますが、データファイルはデータブロックに分割した上で使用されます。
    • データブロックは「ブロック」、「ページ」と呼ばれる場合があります。
  • データブロックは一般に固定サイズで、サイズは8KB、16KB、32KBなどが一般的です。

インデックスの必要性を理解するうえで、重要な特性は、 「ある行データが、どのデータブロックに格納されるか？」は一般に不定であるということです。

よって、この特性から、テーブルから行データを探す方法が必要とされ、それに役立つのがインデックス（索引）です。

インデックスの仕組み

インデックスは検索対象となる列に対して作成し、作成すると、一般に「その列値に対応する行データ」を高速に探すことができるようになります。

以下に列idに作成したインデックスのイメージと、"列id=2"である行データを探す場合の動きを示します。

以下の点を理解してください。

  • ルートブロック → ブランチブロック → リーフブロックというツリー構造になっています。
    • この図でツリー構造は3階層ですが、実際の階層の数はデータの量や状態によって異なります。
    • この構造のインデックスを、特に「Bツリーインデックス」と呼ぶことがあります。
  • 複数あるリーフブロックには、インデックスを作成した列のデータが、ソートされて格納されています。
  • あるブロックには、複数の下位ブロックがあり、下位ブロックに対応する値の範囲（値の境界／しきい値）を知っています。これにより、検索対象のデータを含むリーフブロックを、ルートブロックから順に辿ることで高速に探すことできます。

インデックスの物理構造

インデックスの基本的な考え方は上記のとおりですが、実際のインデックスの物理構造は製品により異なります。

Oracle, PostgreSQL

  • リーフブロックには、インデックスを作成した列のデータに加えて、行全体のデータの位置を示すポインタ相当の情報が格納されています。
  • テーブルの行データはインデックスとは別の領域（データブロック）に格納されます。
    • 行データの格納順序は不定です。

MySQL(InnoDB), MS SQL Server

  • Bツリーインデックスとテーブルが一体化した構造をしています。
    • リーフブロックとテーブルが一体化したイメージです。
    • この構造を「クラスタ化インデックス」と呼びます。
  • 行データの格納順は、クラスタ化インデックス列（≒主キー列）の値順担っています。

クラスタ化インデックスの特性、利点と欠点

特性

  • 1つのテーブルに対して作成できるクラスタ化インデックスは1つのみです。
    • 通常、テーブルの主キー列に対してクラスタ化インデックスを作成します。

利点

  • 検索条件に 主キー列 を指定したクエリを高速に処理できる可能性があります。（等値条件、範囲条件など）

欠点

  • リーフブロック（最下層のブロック）に格納できるデータ件数が少ないです。
  • 検索条件に 主キー以外の列 を指定したクエリの処理効率が悪い（MySQL特有）

セカンダリインデックス(MySQL InnoDB)

MySQL InnoDBでは、一般に主キー列にクラスタ化インデックスが作成され、検索条件に 主キー列 を指定したクエリを高速に処理できるようになります。

検索条件に主キー以外の列を指定したクエリの処理効率を高めるためには、その列に対してインデックスを作成できます。主キー以外の列に作成したインデックスは「セカンダリインデックス」と呼ばれ、クラスタ化インデックスとは異なる構造となります。

セカンダリインデックスのリーフブロックには、索引列の値と、主キーの値が格納されます。

検索条件に主キー以外の列を指定したクエリを実行すると、一般に、セカンダリインデックスとクラスタ化インデックス（主キー）の2つのインデックスを経由します。

MS SQL Serverの非クラスタ化インデックス

MS SQL Serverで主キー以外の列にインデックスを作成すると、インデックスの構造は「非クラスタ化インデックス」と呼ばれるものになります。

クラスタ化インデックスのリーフブロックには、索引列の値と、「行識別子（RID）」と呼ばれる行データの位置を示すポインタ相当の情報が格納されています。

MySQL InnoDB場合と異なり、検索条件に主キー以外の列を指定したクエリを実行しても、2つのインデックスを経由することは一般にありません。

「主要RDBMS製品の比較」ページ一覧

[PR] オンプレミス＆クラウドのマルチDB製品に対応した性能管理ツールDPA

Database Performance Analyzer (DPA) は、オンプレミス＆クラウドに対応するデータベース性能監視／分析ツールです。

Database Performance Analyzer DPA

この記事で取り上げたRDBMS製品を含む、非常に多くのデータベース製品／サービスに対応しています。

  • Oracle Database
  • MS SQL Server
  • Sybase SAP ASE
  • IBM Db2
  • MySQL / MariaDB / Percona Server for MySQL
  • PostgreSQL / Enterprise DB
  • AWS
    • Amazon RDS for Oracle Database / SQL Server / MySQL / MariaDB / PostgreSQL
    • Amazon Aurora for MySQL / PostgreSQL
  • Azure
    • Azure SQL Database
    • Azure SQL Managed Instance
    • Azure SQL for PostgreSQL
    • Azure Database for MySQL / MariaDB
  • Google Cloud
    • Google Cloud SQL for MySQL / PostgreSQL / SQL Server

以下の特徴があり、導入しやすく有用な製品です。

  • 非常に低価格。課金単位は監視インスタンスの数で、1インスタンス14.7万円/年から（2023年1月時点）。
  • インストールが容易。DBサーバへのエージェント導入は不要。
  • オンラインデモサイトですぐに使用感を確認可能 → https://cosol.jp/techdb/2022/08/dpa_online_demo/
  • 待機時間を基礎とする性能分析（近年主流の性能分析メソッド）
  • 機械学習アルゴリズムに基づく異常検知機能(Anomaly Detection)

なぜコーソルからDatabase Performance Analyzer (DPA)を購入すべきなのか

コーソルはDatabase Performance Analyzer (DPA)の一次代理店で、Database Performance Analyzer (DPA)の製品販売を行います。 SIer様、販社様がDatabase Performance Analyzer (DPA)を販売および導入することも可能です。

Database Performance Analyzer DPA

コーソルはデータベースの技術力を強みとしています。なかでもOracle Database技術力は日本随一です。MySQL、PostgreSQL、MS SQL Serverの資格や実績を持つエンジニアも多数在籍しております。

独自のDPAナレッジを公開

DPAの導入や監視設定に関する手順をナレッジとして公開しています。評価版をご利用される際の参考にしていただけると幸いです。

多数のOracle関連書籍を執筆

ORACLE MASTER Platinum取得者数 No.1

  • 単年度ORACLE MASTER Platinum取得者数7年連続No.1

7年連続ORACLE MASTER Platinum取得者数No.1！ Oracle Certification Award 2020

[PR] コーソルのデータベース運用関連製品とサービス

コーソルでは、データベース運用を製品とサービスでご支援します。

Database Performance Analyzer （DPA）

Database Performance Analyzer （DPA）は、オンプレミスとクラウド上の多くのデータベース製品に対応したデータベース性能管理製品です。低価格であるため、非常に導入しやすいです。

自動SQLチューニング機能を持つToad

Database Performance Analyzer （DPA）で検出された問題SQLをチューニングする際に、Toad for Oracle / Toad for SQL Serverの SQL Optimizer機能を使用できます。

リモートDBAサービス

リモートDBAサービスはDB・運用の専門家がお客様のデータベースに対して 必要な時に必要な対応を行うリモート接続型運用保守サービスです。

リモートDBAサービス

時間制コンサルティングサービス

時間制コンサルティングサービスは”必要な時に” ”必要な時間だけ”契約できる 時間契約型のコンサルティングサービスです。

時間制コンサルティングサービス

関連記事

プロフィール

On7tWW6m1Ul4

渡部 亮太

・Oracle ACE
・AWS Certified Solutions Architect - Associate
・ORACLE MASTER Platinum Oracle Database 11g, 12c 他多数

カテゴリー

アーカイブ

一覧へ戻る