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2016年3月27日 (日)

OracleのB*Tree索引にはNULLが含まれる場合があるんです! - その性質を使ってチューニングすることもあるよ:) その3


前回までのMac De Oracle

OracleのB*Tree索引にはNULLが含まれる場合があるんです! - その性質を使ってチューニングすることもあるよ:)
OracleのB*Tree索引にはNULLが含まれる場合があるんです! - その性質を使ってチューニングすることもあるよ:) その2

ということで、続きで〜〜すっ。

こんな表定義で

orcl@SCOTT> desc tab01
Name Null? Type
--------- -------- --------
FOO NUMBER
BAR NUMBER
HOGE NOT NULL CHAR(2)
ID NOT NULL NUMBER

こんな索引があって

****** Index column info : tab01 ******

INDEX_NAME COLUMN_NAME DESC
------------------------------ ------------------------------ ----
IX1_TAB01 FOO ASC

IX2_TAB01 BAR ASC
FOO ASC

IX3_TAB01 ID ASC
FOO ASC

IX4_TAB01 ID ASC
BAR ASC
FOO ASC

PK_TAB01 ID ASC


こんなデータで

orcl@SCOTT> set null [NULL]
orcl@SCOTT> select * from tab01

FOO BAR HO ID
---------- ---------- -- ----------
[NULL] [NULL] ** 1
1 [NULL] ** 2
[NULL] 1 ** 3
1 1 ** 4


2列の複合索引、どちらの列もNULLだと、やはり、NULLは索引に含まれないので IS NULL検索だと索引は利用されないですよねぇ〜。このような状態ではヒントで索引利用を強制利用させようとしても無理です。

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 index(tab01 ix2_tab01)
5 no_index(tab01 ix4_tab01)
6 no_index(tab01 ix3_tab01)
7 */
8 *
9 from
10 tab01
11 where
12 foo is null
13* and bar is null
     
FOO BAR HO ID
---------- ---------- -- ----------
[NULL] [NULL] ** 1

・・・略・・・
-------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers |
-------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.01 | 8 |
|* 1 | TABLE ACCESS FULL| TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 8 |
-------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - filter(("FOO" IS NULL AND "BAR" IS NULL))

でも、NOT NUL制約の列が1列でも含まれている索引であればNULLは索引に含まれます。(前回までの復習も兼ねた確認)
第1列がWHERE句で記述されていないので索引スキップスキャンになっていますが.....IS NULL検索を索引アクセスだけで行っているのがよく分かる例の一つです:)

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 */
5 *
6 from
7 tab01
8 where
9 foo is null
10* and bar is null

FOO BAR HO ID
---------- ---------- -- ----------
[NULL] [NULL] ** 1

・・・略・・・
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers | Reads |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.01 | 3 | 1 |
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID BATCHED| TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 3 | 1 |
|* 2 | INDEX SKIP SCAN | IX4_TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 2 | 1 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

2 - access("BAR" IS NULL AND "FOO" IS NULL)
filter(("FOO" IS NULL AND "BAR" IS NULL))


最後にもう少しわかりやすい例を。

SQL文を少々書き換えてIndex Only Scanになるようにしました。索引にNULLが含まれていないと索引だけのアクセスで済むわけがないわけで、これ以上わかりやすい例はないと思います:)

まず、索引が利用できない例から。
FOO列とBAR列だけの複合索引をヒントで強制利用させようとしていますが、この索引は2列ともnullableなので2列をIS NULL検索しても索引が利用されません!
全ての列がNULLである場合、キーエントリーは索引に作成されない。単一列でも複合索引でも同じであることが確認できます。

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 index(tab01 ix2_tab01)
5 no_index(tab01 ix4_tab01)
6 no_index(tab01 ix3_tab01)
7 */
8 *
9 from
10 tab01
11 where
12 foo is null
13* and bar is null

FOO BAR HO ID
---------- ---------- -- ----------
[NULL] [NULL] ** 1

・・・略・・・
-------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers |
-------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.01 | 8 |
|* 1 | TABLE ACCESS FULL| TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 8 |
-------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - filter(("FOO" IS NULL AND "BAR" IS NULL))

おっと、
大切なのを忘れてました。

FOO列(nullable(、BAR列(nullable)の複合索引を IS NOT NULL AND IS NULLで検索した場合はどうなるか?
答えは以下の通り。IS NULL と IS NOT NULLの組み合わせでも、索引が利用されます。:)

BAR IS NULLで範囲検索しFOO IS NOT NULLでフィルタリングしています。 NULLが含まれていないと不可能な索引レンジスキャンと索引読み時のフィルタリング!

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 no_index(tab01 ix3_tab01)
5 no_index(tab01 ix4_tab01)
6 */
7 foo
8 , bar
9 from
10 tab01
11 where
12 foo is not null
13* and bar is null

FOO BAR
---------- ----------
1 [NULL]

・・・略・・・
-------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers | Reads |
-------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.02 | 1 | 1 |
|* 1 | INDEX RANGE SCAN| IX2_TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.02 | 1 | 1 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - access("BAR" IS NULL)
filter("FOO" IS NOT NULL)

その逆も!

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 no_index(tab01 ix3_tab01)
5 no_index(tab01 ix4_tab01)
6 */
7 foo
8 , bar
9 from
10 tab01
11 where
12 foo is null
13* and bar is not null

FOO BAR
---------- ----------
[NULL] 1

・・・略・・・
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.01 | 2 |
|* 1 | INDEX SKIP SCAN | IX2_TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 2 |
----------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - access("FOO" IS NULL)
filter(("FOO" IS NULL AND "BAR" IS NOT NULL))


もういっちょ!
2列とものnullableな索引だとindex fast full scanにはできないけど、index full scanにはできるんですよ〜。

orcl@SCOTT7gt; r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 no_index(tab01 ix3_tab01)
5 no_index(tab01 ix4_tab01)
6 */
7 foo
8 , bar
9 from
10 tab01
11 where
12 foo is not null
13* and bar is not null

FOO BAR
---------- ----------
1 1

・・・略・・・
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.01 | 2 |
|* 1 | INDEX FULL SCAN | IX2_TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 2 |
----------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - filter(("FOO" IS NOT NULL AND "BAR" IS NOT NULL))

Note
-----
- statistics feedback used for this statement

後に、NOT NULL列が含まれる索引なら index fast full scanでもできるはず!
独り言;index only scan+index fast full scanなんてのもセグメントサイズが小さければ物理読み込み量削減には効果があるんですよねぇ〜 ;-)

orcl@SCOTT> r
1 select
2 /*+
3 gather_plan_statistics
4 no_index(tab01 ix3_tab01)
5 index_ffs(tab01 ix4_tab01)
6 no_index(tab01 ix2_tab01)
7 */
8 foo
9 , bar
10 from
11 tab01
12 where
13 foo is not null
14* and bar is not null

FOO BAR
---------- ----------
1 1

・・・略・・・
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers | Reads |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | | 1 |00:00:00.03 | 4 | 1 |
|* 1 | INDEX FAST FULL SCAN| IX4_TAB01 | 1 | 1 | 1 |00:00:00.03 | 4 | 1 |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - filter(("FOO" IS NOT NULL AND "BAR" IS NOT NULL))


オラクルの索引にNULLは絶対含まれない、というのは都市伝説! 
IS NOT NULLは索引使えないとかIS NULLは索引使えないというというのも違うんですよね。 

OracleのB*Tree索引では、索引に含まれる全列がNULLの場合以外はNULLが含まれてまっす! というのが正しいですよね!?

この手の問題でピンチになったら、思い出してみてください ;)
USE THE INDEX ONLY SCAN, LUKE! w

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