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Database

2. 커버링 인덱스 (WHERE + ORDER BY / GROUP BY + ORDER BY )

by 창천향로 창천향로 2020. 2. 29.
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지난 시간에 이어 이번엔 ORDER BY에 대해 알아보겠습니다.

2-1. WHERE + ORDER BY

일반적으로 ORDER BY 의 인덱스 사용 방식은 GROUP BY와 유사합니다만, 한가지 차이점이 있습니다.
바로 정렬 기준입니다.
MySQL에서는 인덱스 생성시 컬럼 마다 asc/desc 를 정할수 있는것 처럼 보입니다.

desc-index

(젯브레인사의 DataGrip으로 인덱스 생성시 가능한 것처럼 보입니다만… 안됩니다.)

하지만 8.0 이전 버전까지는 지원하지 않습니다.
8.0 이전 버전까지는 문법만 지원되고 실제로 Desc 인덱스가 지원되는 것은 아닙니다.

단지 Ascending index 으로 만들어진 인덱스를 앞에서부터 읽을 것인지 (Forward index scan), 뒤에서부터 읽을 것인지 (Backward index scan)의 차이만 있을 뿐입니다.

좀 더 자세한 내용은 카카오 기술 블로그 MySQL Ascending index vs Descending index 를 참고해주세요.

즉, 인덱스 컬럼 중 특정 컬럼만 Desc가 되지 않으며 인덱스 컬럼 전체를 asc 혹은 desc 스캔 방법뿐입니다.

그래서 ORDER BY 에서 인덱스가 적용 안되는 경우는 다음과 같습니다.
(인덱스 (a,b,c) 인 경우)

  • order by b, c
    • 인덱스 첫번째 컬럼인 a가 누락되어 사용 불가
  • order by a, c
    • 인덱스에 포함된 b 컬럼이 a, c 사이에 미포함되어 사용 불가
  • order by a, c, b
    • 인덱스 컬럼과 order by 컬럼간 순서 불일치로 사용 불가
  • order by a, b desc, c
    • b 컬럼의 desc 로 인해서 사용 불가
  • order by a, b, c, d
    • 인덱스에 존재하지 않는 컬럼 d로 인해 사용 불가

여기서 GROUP BY와 마찬가지로 ORDER BY 역시 아래의 쿼리는 인덱스가 적용 가능합니다.

WHERE a = 1 
ORDER BY b, c

WHERE a = 1 and b = 'b'
ORDER BY c

이게 가능한 이유는 위 쿼리가 실제로 WHERE a = 1 ORDER BY a, b, c 와 동일한 쿼리이기 때문입니다.
옵티마이저가 적절하게 실행 계획을 결정해준다고 이해하시면 될것 같습니다.

자 그럼 GROUP BY 에서 했던 실험과 마찬가지로 WHERE의 조건이 동등 비교가 아닌 경우엔 어떻게 되는지 확인해보겠습니다.

2-1-1. WHERE가 동등 비교가 아닌 경우

먼저 동등 비교의 실행 계획을 확인해봅니다.
(인덱스 - offset_type, customer_id, base_date)

select *
from temp_ad_offset
where offset_type = 'GIVE_OFFSET'
order by customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

해당 쿼리의 실행 계획은 아래와 같습니다.

where-order-1

GROUP BY와 마찬가지로 인덱스 컬럼 순서대로 진행되어서 별도로 Using filesort 가 없는 실행 계획이 나왔습니다.

실제로 쿼리를 수행해보면

where-order-1-time

전체 수행 시간은 3.492초가 소요되었습니다.
이 시간이 오래 걸린것인지 정확히 알 수 없으니, 바로 다음 실험으로 가보겠습니다.

이번엔 WHERE의 조건만 like 로 변경해보겠습니다.
LIKE 조건은 인덱스가 가능하도록 % 를 검색어 뒤편에 두겠습니다.

LIKE 검색에서 %가 검색어 앞에 있을 경우 인덱스를 타지 않습니다.
%가 뒤에 있을 경우 일반적으로는 인덱스를 탑니다.

select *
from temp_ad_offset
where offset_type like 'GIVE%'
order by customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

해당 쿼리의 실행 계획은 아래와 같습니다.

where-order-2

그리고 실제로 실행해보면?

where-order-2-time

전체 수행 시간은 6.761초가 소요되었습니다.
즉, 첫번째 쿼리에 비해 약 2배가 더 소요되었습니다.

GROUP BY와 마찬가지로 ORDER BY 역시 WHERE 에 사용된 인덱스 컬럼이 동등 비교가 아니면 ORDER BY 절은 인덱스가 수행되지 않습니다
(WHERE 절만 인덱스가 타게 됩니다.)

그럼, WHERE절에 사용된 인덱스 컬럼이 동등 비교가 아니더라도, ORDER BY에 모든 인덱스 컬럼이 포함되면 어떻게 될까요?

select *
from temp_ad_offset
where offset_type like 'GIVE%'
order by offset_type, customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

이 경우 실행 계획은 첫번째 쿼리 (WHERE 동등비교 + ORDER BY 에 나머지 인덱스 컬럼) 와 마찬가지로 file sort가 없는 실행 계획이 나옵니다.

where-order-3

실제로 실행해보면?
수행 속도도 3.415초로 비슷한 성능이 발생합니다.

where-order-3-time

즉, WHERE가 동등 비교가 아닌 경우엔 ORDER BY에 차라리 인덱스 컬럼을 전부 선언하는게 더 낫습니다.
(물론, 그렇게 해도 조회 결과가 동일할때만 해당 됩니다.)

마지막으로 만약 커버링 인덱스를 사용한다면 얼마나 빨라질까요?
(즉, 쿼리에 포함된 모든 컬럼이 하나의 인덱스에 포함된 컬럼인 경우)

아래의 쿼리는 SELECT, WHERE, ORDER BY 모두 인덱스에 포함된 컬럼들 입니다.
(인덱스명 - idx_temp_ad_offset_where_group_1)

select offset_type, customer_id, base_date
from temp_ad_offset
where offset_type = 'GIVE_OFFSET'
order by customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

실행 계획을 확인해보면 using index커버링 인덱스가 잘 적용되었음을 알 수 있습니다.

where-order-4

실제로 쿼리를 실행해보면

where-order-4-time

1.090초라는 아주 개선된 성능을 확인할 수 있습니다.

ORDER BY 역시 최대한 커버링 인덱스를 이용해야되겠죠?

2-2. WHERE + GROUP BY + ORDER BY

자 그럼 이전 포스팅에서 배워본 GROUP BY절과 조합된 ORDER BY에서는 어떻게 작동될까요?

먼저 WHERE 에는 like 검색으로 인덱스 조건 조회가 되도록 하고, GROUP BY / ORDER BY는 인덱스 전체 컬럼이 포함되도록 합니다.

select *
from temp_ad_offset
where offset_type like 'GIVE%'
group by offset_type, customer_id, base_date
order by offset_type, customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

위 쿼리의 실행 계획은 아래와 같습니다.

group-order-1

인덱스 컨디션 푸시다운이 발동된것을 확인할 수 있습니다.

실제로 실행해보면?

group-order-1-time

5.561초로 앞서 ORDER BY가 인덱스를 탔을때와 비슷한 성능을 보여줍니다.

그럼 아래처럼 ORDER BY가 인덱스 컬럼을 사용하지 못하게 한다면 어떻게 될까요?
GROUP BY가 인덱스를 탈수있으니 인덱스가 탄것처럼 될까요?

select *
from temp_ad_offset
where offset_type like 'GIVE%'
group by offset_type, customer_id, base_date
order by customer_id, base_date
limit 2000000, 100;

위 쿼리의 실행계획은 아래와 같습니다.
먼저 진행했던 쿼리와 달리 Using tempprary, Using filesort가 추가되었습니다.

group-order-2

실제로 실행해보면?

group-order-2-time

30분이 지나도 끝나지 않아, 타임아웃 에러가 발생합니다.

여기서 알 수 있는 것이,

  • WHERE + ORDER BY 의 경우엔 WHERE가 동등일 경우엔 ORDER BY가 나머지 인덱스 컬럼만 있어도 인덱스를 탈 수 있으나
  • GROUP BY + ORDER BY 의 경우엔 둘다 인덱스 컬럼을 탈수있는 조건이어야만 한다

2-3. 마무리

이번 시간에 배운것들을 정리해보면 다음과 같습니다.

  • ORDER BY에는 desc index가 적용되지 않는다 (MySQL 8.0 전까지)
    • 단지 scan 방식만 선택가능하다
    • 만들어진 index 블록을 앞에서 읽을지 / 뒤에서부터 읽을지
  • ORDER BY 역시 GROUP BY와 마찬가지로 인덱스 순서대로 컬럼을 지정하면 인덱스를 사용할 수 있다
  • GROUP BY와 함께 쓸때는 둘다 인덱스를 적용할 수 있는 조건이어야 한다
    • 그렇지 않을 경우 인덱스를 활용하지 못한다.

다음 시간에는 여태 배웠던 GROUP BY 와 ORDER BY에 추가로 HAVING 까지 추가되었을 경우 어떻게 되는지 확인해보겠습니다.


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