Bitmap

배경

• B Tree 인덱스의 문제점
  1. 실제 컬럼 값을 인덱스에도 보관하고 있기 때문에 대용량 데이터일 경우 부담이 큼
  2. 컬럼 값의 분포도가 좋지 않으면 효율이 떨어짐
  3. 결합 인덱스에서 조건을 사용하지 않는 컬럼이나 = 조건이 아닌 컬럼이 결합 인덱스 중간에 있다면 접근 효율성이 떨어짐
  4. 다양한 접근을 위해 인덱스가 많아질 수 있음
  5. NOT, NULL 을 사용하거나 복잡한 OR 조건에서는 인덱스 성능이 좋지 못함
  6. 컬럼 값과 집합 내에서 해당 정보의 Rowid가 정렬된 형태이기에 동일 값에 대해서 물리적 주소가 다르다면 값을 중복해서 가지고 있어야 하기에 저장공간 낭비가 발생
  7. 테이블 컬럼 값의 길이가 크다면 인덱스 크기 또한 증가함
  8. 동일한 테이블에 대해 접근할 때 두 개 이상의 인덱스를 병행해서 사용함에 있어 제약사항이 많음 (결국 조합에 따른 인덱스가 많아질 수 밖에 없으며 테이블 크기보다 더 커지는 현상이 발생할 수 있음. 즉, 각각의 인덱스를 관리하는 비용이 테이블 자체를 관리하는 비용보다 커지게 될 수 있음)

구조

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| Index Entry Header | Key Value | Start Rowid | End Rowid | Bitmap |
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Entry Header : 컬럼 수와 Lock 정보를 저장
Key Value : 각 키 컬럼의 길이와 값의 쌍을 저장
Start Rowid : 시작 Rowid
End Rowid : 끝 Rowid
Bitmap : 0, 1로 이루어진 Bit 문자열 (0이라면 해당 키 값이 존재하지 않고 1이라면 해당 키 값이 존재)

B Tree의 리프 블록은 인덱스 키 값 + Rowid 로 구성이지만 비트맵 인덱스는 인덱스 키 값 + Start Rowid + End Rowid + 비트맵 엔트리 로 구성되어 있음

1개의 인덱스 값이 테이블 내의 여러 개 레코드를 표현하기 때문에 DML에서 Row Level Locking을 지원하지 못함 (Start Rowid와 End Rowid의 범위 안에 있는 모든 레코드 수 만큼 비트맵이 표현되어야하지만 오라클의 내부 압축 알고리즘을 통해 생성하기 때문에 전부 표현되지 않는 경우도 있음)

생성

1. 인덱스를 생성하고자 하는 컬럼 값들을 찾기 위해 테이블 스캔
2. 비트맵 Generator가 컬럼 값, Start Rowid, End Rowid, 비트맵을 갖는 인덱스 엔 트리를 생성
3. 생성된 비트맵들을 B Tree 구조에 넣기 쉽도록 키 값과 Start Rowid 순으로 정렬
4. 정렬된 인덱스 엔트리들을 B Tree 구조로 삽입

CREATE BITMAP INDEX owner_name.index_name ON owner_name.table_name(column_name) TABLESPACE tablespace_name;

접근

비트맵이 해당 조건에 존재한다면 비트 연산을 통해 Rowid를 추출함

사용

1. 비트맵 인덱스는 낮은 카디널리티 데이터에 적합 (즉, DISTINCT 가 적은 데이터)
2. 또한 낮다는 기준은 결과 집합 크기에 상대적이므로 생각보다 여러 곳에 적용 가능 (예를 들어 억 단위의 데이터 중 천 단위의 카디널리티는 상대적으로 낮다고 볼 수 있음)
3. 집계 처리에 적합

단점

• OLAP에서는 적합한 인덱스이나 OLTP에서는 적합하지 않음 (하나의 비트맵 인덱스 키가 많은 로우랑 연결되어 있기 때문에 하나의 세션에서 인덱스 엔트리를 수정하게 되면 그 인덱스가 포인터하고 있는 모든 로우에 대해 Lock이 발생하기 때문)

비트맵 조인 인덱스

테이블에 하나의 비트맵 인덱스가 존재할 때 Optimizer는 B Tree 인덱스를 사용하여 비트맵 접근 경로 (Bitmap Access Path) 를 사용할 지를 고려할 수 있음. 이 때 생성되는 접근 경로는 B Tree와 비트맵을 결합한 형태가 될 수 있는데 이를 비트맵 조인 인덱스라 함

많은 수의 Dimension 테이블을 가지고 있는 경우 유용할 수 있으며 일반적인 비트맵 인덱스만을 사용할 때 발생하는 Bitwise 연산이 필요 없어짐

비트맵 조인 인덱스는 두 개 이상의 테이블의 조인 결과에 대해 비트맵 인덱스를 생성할 수 있게 해주며 조인되어야 하는 데이타의 양을 미리 제한하고 Rowid를 압축해 유지하므로 디스크 IO를 효율적으로 관리할 수 있음

전제 조건으로서 조인 조건에 다른 테이블의 기본 키 또는 유니크 키 조인이 포함되어 있어야 함

제한

스탠다드 에디션에서는 사용 불가능