1. マスタ テキストの書式設定
SQLアンチパターン読書会
１２章 インデックスショットガン
（闇雲インデックス）
2013/11/20
@tonyuchi

2. アジェンダ
マスタ テキストの書式設定
アンチパターンの前の予備知識
• インデックスについて
• オプティマイザ（統計情報、実行計画）について
アンチパターン「インデックスショットガン」
• 目的
• アンチパターン
• アンチパターンの見つけ方
• アンチパターンを用いてもよい場合
• 解決策
• 備考（検証した環境について）
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3. インデックスについて：仕組み
インデックスを使用することによりパフォーマンスが改善するのは、 検索処理のボトルネックとなる
マスタ テキストの書式設定
ディスク読み込みを最小限に抑えることができるからである。
例．SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id = 27;
①インデックスなし
②インデックスあり
Bugs
PK_Bugs
・1,677 万件
・ 736 MByte
・ 94,208 ブロック
1-49
Bugs
50-100
・・・
1-24
25-49
bag_id
25
26
27
・・・
レコードの場所が特定出来ない
→ テーブル全件読込
ROWID
ID12345
ID12346
ID12347
・・・
インデックスにてレコードの場所が特定出来る
→ インデックス＋テーブルの1部のみ読込
読込ブロック数
読込データサイズ
所要時間
①インデックスなし
93,084
727 MByte
7.0 秒
②インデックスあり
4
0.03 MByte
0.06 秒
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4. インデックスについて：注意点
インデックスを使用しても常に速くなるわけではない。
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 取得レコード数がテーブル全体の10%以下 ・・・ インデックスを使用した方が速い
 取得レコード数がテーブル全体の10%を超える ・・・ テーブルフルスキャンが速い
※上記閾値はDBや環境にてよって変わるが、一般的に5%～15%の範囲。
 値の種類が少ないカラムについては、インデックスを作成しても役に立たない （例．性別、血液型）
 値の種類が多いカラムについては、インデックスの効果が高い為、作成候補となる。（例．社員番号）
この例の場合、
約14%（2,475,347件 / 16,777,216件）以下であるかが
インデックス使用の閾値となっている
※インデックスを使用する／しないの判断は、オプティマイザが行う。
SELECT * FROM BUGS
WHERE BUG_ID BETWEEN 1 AND 2475347;
-- 実行計画（インデックス使用）-SELECT STATEMENT
Cost = 25499
TABLE ACCESS BY INDEX ROWID BUGS
INDEX RANGE SCAN PK_BUGS
SELECT * FROM BUGS
WHERE BUG_ID BETWEEN 1 AND 2475348;
-- 実行計画（インデックス未使用）-SELECT STATEMENT
Cost = 25499
TABLE ACCESS FULL BUGS
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5. オプティマイザについて
SQLはデータ抽出内容（What）のみを記述し、データ抽出方法（How）は記述しない言語である。デ
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ータ抽出方法（How）の決定はオプティマイザが担当する。
OUTPUT
INPUT
【SQL】
SELECT * FROM Bugs
WHERE bug_id = 27
採用
【実行計画 A：インデックススキャン】
SELECT STATEMENT Cost = 3
TABLE ACCESS BY INDEX ROWID BUGS
INDEX UNIQUE SCAN PK_BUGS
オプティマイザ
【統計情報】
・システム統計
（CPU、I/Oの処理性能）
・オブジェクト統計
（テーブル、カラム、インデックスの
件数、サイズ、分布）
【その他】
・DBパラメータ
・オブジェクト構造
etc.
不採用
【実行計画 B：テーブルフルスキャン】
SELECT STATEMENT Cost = 25487
TABLE ACCESS FULL BUGS
統計情報と実体に乖離がある場合、
パフォーマンス障害が発生することがある。
オプティマイザが最適な実行計画を算出するよう、統計情報を適切なタイミングで最新化する必要がある。
統計情報が正しくない場合、期待されるインデックスが使用されないこともある。
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6. 目的
この章の目的は、「インデックスを効果的に使用し、パフォーマンスを最適化（パフォーマンスチュー
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ニング）すること」である。
【パフォーマンスチューニング方法】
① インデックスの追加／ヒント句の追加
② SQLの修正／テーブル構造の変更（パーティション化）
③ プログラムコードの修正
④ データベースの設定変更
⑤ その他ミドルウェア・OSの設定変更
⑥ ハードウェアの変更
影響範囲・対応コスト 小
影響範囲・対応コスト 大
「①インデックスの追加／ヒント句の追加」がよく使用される
理由１： 影響範囲・対応コストが最も小さい（SQL取得結果への影響はない為、テストの簡略化が可能）
理由２： ②以降の方法より改善幅が大きい（ことが多い）
データベースのパフォーマンスを改善する最善の方法は、インデックスを効果的に使用することである。
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7. アンチパターン
この章のアンチパターン「インデックスショットガン」はインデックスを理解しないまま、インデックスの
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使用可否を決定しまうことである。アンチパターンは３つのケースに細分化される。
ケース１
インデックスを定義しない、
もしくは少ししか定義しない
テーブル全検索が増え、パフォーマンスが悪いシ
ステムとなる（性能要件を満たすことができなくな
る）
ケース２
インデックスを定義しすぎる、
もしくは役に立たないインデックスを定義する
不要なオーバーヘッドが増える
・DML（Ins/Upd/Del）実行時のインデックス更新
・統計情報取得
・インデックス再構築
不要なディスク領域が増える
役に立たないインデックスを参照した意図しない
実行計画が作成され、パフォーマンスが逆に悪
化する（レアケースだが無い訳ではない）
ケース３
インデックスを活用しないクエリを実行してしまう
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8. ケース１：インデックスを定義しない、もしくは少ししか定義しない
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「インデックス更新によるオーバーヘッドがDBの負荷になるの定義しない方がよい？」との誤解
→ 答えは当然 No！
理由１：インデックスによる検索処理の改善によりオーバーヘッドを十分に取り戻せる。（特に、テーブ
ル全体の件数が多い時に有効）
Bugsテーブル
（約1700万件）から
1レコード取得
L_Bugsテーブル
（約1億3000万件）から
1レコード取得
インデックスなし
7.0 秒
43.3 秒
インデックスあり
0.06 秒
0.06 秒
【クエリ】
SELECT * FROM Bugs
WHERE bug_id = 27
理由２：UPDATEおよびDELETEにおいてもインデックスは使用される。（更新、削除レコードを特定）
Bugsテーブル
（約1700万件）から
1レコードUPDATE
L_Bugsテーブル
（約1億3000万件）から
1レコードUPDATE
インデックスなし
7.0 秒
47.4 秒
インデックスあり
0.09 秒
0.16 秒
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【クエリ】
UPDATE Bugs
SET HOURS = 10
WHERE bug_id = 27

9. ケース２：インデックスを定義しすぎる、もしくは役に立たないインデックスを定義する
使用されないインデックスを作成するメリットはなく、デメリットのみである。
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-- 役に立たないインデックスの例
CREATE TABLE Bugs (
bug_id SERIAL PRIMARY KEY,
date_reported DATE NOT NULL,
summary VARCHAR(80) NOT NULL,
status VARCHAR(10) NOT NULL,
hours NUMERIC(9,2),
-- ↓①bug_idはPKであり、インデックスが自動生成されている為、無駄となる
INDEX (bug_id),
-- ↓ ②インデックスは前方一致検索のみ有効の為、利用される機会が少なく、無駄となる
-- （例．画面A%はインデックス有効だが、%画面A%は無効となる）
INDEX (summary),
-- ↓ ③時間を条件にした検索は想定されない為、無駄となる
INDEX (hours),
-- ↓ ④複合インデックスは左から絞り込まれる
-bug_idの時点で一意となる為、data_reportedおよびstatusをキーとする意味なし、無駄
INDEX (bug_id, date_reported, status)
);
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10. ケース３：インデックスを活用しないクエリを実行してしまう
クエリによってはインデックスが活用されないことがある為、インデックスを活用されるようクエリを
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記述する必要がある。インデックスを活用しないクエリの代表的なケースは以下のとおり。
インデックスを
活用しないケース
暗黙の型変換
NULLの条件
索引カラムに
関数や演算を使用
サンプルクエリ
× SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id = ‘1’; -- NUMBER型に文字列指定
○ SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id = 1;
× SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id IS NULL;
× SELECT * FROM Bugs WHERE MONTH(date_reported) = 4;
× SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id + 1 = 10;
○ SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id = 10 - 1;
CREATE INDEX IdxDateReported ON Bugs(MONTH(date_reported));
○ SELECT * FROM Bugs WHERE MONTH(date_reported) = 4;
中間一致、後方一致
× SELECT * FROM Bugs WHERE description LIKE '%crash%';
× SELECT * FROM Bugs WHERE description LIKE '%crash';
○ SELECT * FROM Bugs WHERE description LIKE 'crash%';
複合インデックスの
2番目以降を指定
CREATE INDEX TelephoneBook ON Accounts(last_name, first_name);
× SELECT * FROM Accounts WHERE first_name = ‘Charles’
○ SELECT * FROM Accounts WHERE last_name = ‘Charles’
NOTを使用
× SELECT * FROM Bugs WHERE bug_id <> 1;
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11. アンチパターンの見つけ方
以下の発言に注意。
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 このクエリを高速化するにはどうすればいい？
→ テーブル、インデックス、データ量、パフォーマンスの測定と最適化などを調査後、相談する
べき。
 フィールド全部にインデックスを定義したのに、なぜ実行速度が速くならないのだろう？
→ ケース２に該当。「インデックススナイパーライフル（的確インデックス）」を心掛ける。
 データベースを遅くすると書いてあるのを何かで読んだことがある。それ以来、インデックスは
使わないようにしている
→ ケース１に該当。「改善効果＞インデックス更新のオーバーヘッド」の為、インデックスは有効
活用するべき。
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12. アンチパターンを用いてもよい場合
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なし
十分な情報に基づいて、インデックス定義を検討するべき。
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13. 解決策
「MENTOR」の原則に基づいて、効果的なインデックス管理を行う。
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個別的なパフォーマンス対応
Mesure（測定） ・・・ DB処理を測定し、パフォーマンスが悪いクエリを抽出。
↓
Explain（解析） ・・・ クエリが遅くなっている原因を解析。
↓
Nominate（指名） ・・・ クエリ内のボトルネック（インデックス未定義等）を特定。
↓
Test（試験） ・・・ ボトルネック（インデックス追加等）を解消し、処理時間を測定。
全体的なパフォーマンス対応
Optimize（最適化） ・・・ キャッシュサイズ等、DBパラメータを最適化。
定期メンテナンスとして実施
Rebuild（再構築） ・・・ インデックスを再構築する。
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14. Mesure（測定） ※個別的なパフォーマンス対応①
DB機能にてSQLパフォーマンスの測定をすることにより、ボトルネックSQLを抽出する。
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障害表の検索レスポンスが遅い時がある。調査して欲しい。
ユーザ
測定結果を確認したところ、「日付を条件にした検索SQL」で55秒もかかってい
る。
DBA
＜Oracleの場合＞
AWRレポート機能を使用することにより、DB負荷状況および所要時間
が長いSQLを抽出できる。
SELECT * FROM L_BUGS WHERE TO_CHAR(DATE_REPORTED, 'YYYYMMDD') = '20131119'
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15. Explain（解析） ※個別的なパフォーマンス対応②
ボトルネックとなっているSQLの処理が遅い原因を解析する。
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DBA
該当SQLの実行計画をみたところ、L_BugsテーブルへのTABLE
ACCESS FULLがボトルネックになっているようだ。
＜Oracleの場合＞
AWR SQL レポート機能を使用することにより、SQLの実行統計および
実行計画を抽出できる。
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16. Nominate（指名） ※個別的なパフォーマンス対応③
クエリがSQLを使わないでテーブルアクセスしている箇所を特定する。
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日付インデックスで改善すると思われるが、自動提案機能でも確認しよう。
（実行後）
予想どおり、日付インデックスでパフォーマンスを改善できそうだ。
＜Oracleの場合＞
SQLチューニングアドバイザにより、推奨される実装の提案を得ることができる。
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DBA

17. Test（試験） ※個別的なパフォーマンス対応④
インデックス作成後、再びSQLのパフォーマンス測定を行う。
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INDEX RANGE SCANにより、ディスク読込が大幅に減少した結果、
日付インデックスを追加したところ、所要時間が54秒から21秒に改善された。
DBA
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18. Optimize（最適化） ※全体的なパフォーマンス対応
データベースサーバのキャッシュメモリのサイズを調整し、キャッシュヒット率をあげることにより、パ
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フォーマンスが向上させる。
＜Oracleの場合＞
自動メモリー管理によりDBに割り当てるサイズを決め、
詳細割当はDBにて自動設定させるのが推奨される。
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19. Rebuild（再構築） ※定期メンテナンスとして実施
インデックスは長期にわたるレコードの更新や削除に伴い、不均衡となる為、定期的なメンテナンス
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が必要。
 レコード件数に比例して所要時時間（DB負荷）がかかる為、注意。
 PK_L_Bugs（bug_idのみのインデックス：約1億3000万件）を再構築した場合、約6分半。
 最適化のタイミングはシステムに実情に合わせ、要検討。
ALTER INDEX PK_L_BUGS REBUILD
インデックスが変更されました(403808 msec.)
【この章のまとめ】
・インデックスを有効に活用するには、インデックスの仕組みを理解する。
・その上でデータとクエリについての理解も深め、MENTORの原則に基づいてインデックスを管理する。
・そうすれば、パフォーマンスがよいシステムを構築できる。（みんなハッピー）
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20. 備考（検証した環境について）
■検証用DBサーバ
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モデル
CPU
メモリ
Di s k
H /W
拡張スロット
1
2
3
4
1
2
3
4
Dell PowerEdge T300 クアッドコア
Intel Xeon 2.5GHz クアッドコア
1GB DDR2/667MHz registerd SDRAM DIMM ECC ×２
1GB DDR2/667MHz registerd SDRAM DIMM ECC ×２
1GB DDR2 667 (TRANSCEND) × ２
メモリモジュール 3枚構成はT300はサポートされていない。
最大4TB （4 x SATA 1TB）
250GB 3.5インチ SATAⅡハードディスク (7200回転) (WD製)
250GB 3.5インチ SATAⅡハードディスク (7200回転) (WD製)
500GB HDD(WD製)
500GB HDD(WD製)
16倍速 SATA DVD+/-RW Drive
-
ドラ イブ
デ ィスプ レイ
キ ー ボー ド
マウス
ソフトウェア名
CentOS
Oracle Database 11g
version
5.5 (Final)
11.1.0.7.0
S/W
■検証用データ
種別
TABLE
INDEX
TABLE
INDEX
INDEX
テーブル／インデックス名称
BUGS
PK_BUGS
L_BUGS
PK_L_BUGS
IDX_DATE_REPORTED
レコード件数
16,777,216
－
134,217,728
－
－
-19 -
サイズ（MByte）
736
296
5,888
2,439
2,944
用途
OS
DB