導入
SQL の列ストア インデックスは、特定のシナリオでクエリ パフォーマンスとデータ圧縮を大幅に向上できる特殊なデータベース機能です。データ ウェアハウスや分析ワークロードで大量のデータを処理する際のパフォーマンスとストレージの課題に対処するために設計されました。この記事では、SQL の列ストア インデックスの歴史、内部構造、主な機能、種類、使用法、将来の展望について詳しく説明します。
歴史と起源
SQL の列ストア インデックスは、SQL Server 2012 のリリースで Microsoft によって初めて導入されました。列ストア インデックスの基盤となる列ストレージの概念は、1970 年代に遡ります。しかし、ビッグ データの台頭と、より優れたデータ圧縮とクエリ パフォーマンスの必要性により、2000 年代半ばに人気が高まりました。Microsoft による列ストア インデックスの実装は、この分野で大きな進歩を示し、多くの最新のデータベース管理システムの標準機能となりました。
SQL の列ストア インデックスに関する詳細情報
列ストア インデックスは、従来の行ベースのストレージではなく、列ごとにデータを整理して保存するテクノロジです。行ベースのストレージでは、テーブル内のデータは行ごとに保存および取得されます。一方、列ストア インデックスでは、各列内のデータがまとめて保存および処理されるため、圧縮が向上し、分析クエリのパフォーマンスが向上します。
列ストア インデックスは、大量のデータと集計を含むクエリを実行する読み取り集中型のワークロードに適しています。大規模なデータ セットのスキャンと処理を必要とするレポート、データ ウェアハウス、分析クエリを大幅に高速化できます。
内部構造と機能
列ストア インデックスの内部構造は、列セグメントとディクショナリに基づいています。列セグメントは、各列の圧縮されたデータ単位です。これは、データの取得を容易にするために、最小値と最大値を含む一連のメタデータとともに、値のセットで構成されます。
辞書は、列内の繰り返し値を圧縮するために使用されます。辞書は、実際の値を複数回保存する代わりに、一意の値とそれに対応する ID を保存するため、ストレージ要件が軽減され、クエリ パフォーマンスが向上します。
列ストア インデックスは、バッチ処理と呼ばれる手法を利用して、大規模なデータ セットを効率的にスキャンおよび処理します。一度に複数の行に対して操作を実行するため、分析クエリのパフォーマンスが向上します。
SQL の列ストア インデックスの主な機能
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データ圧縮: 列ストア インデックスは、列ストレージ形式と辞書ベースの圧縮技術により、データ ストレージ要件を大幅に削減します。
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バッチモード処理: データを行ごとではなくバッチで処理できるため、大規模なデータ セットに対するクエリの実行が高速化されます。
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述語プッシュダウン: 列ストア インデックスは述語プッシュダウンをサポートします。つまり、クエリ オプティマイザーは、データを取得する前にストレージ レベルでデータをフィルター処理できるため、クエリのパフォーマンスがさらに向上します。
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ベクトル化された実行: データのベクトル全体に対する操作が同時に実行されるため、クエリの実行速度が向上します。
SQL の列ストア インデックスの種類
SQL には 2 種類の列ストア インデックスがあります。
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クラスター化列ストア インデックス (CCI):
- 各テーブルには CCI を 1 つだけ含めることができます。
- テーブル全体が圧縮された列形式に変換されます。
- 大規模なデータ ウェアハウスや分析ワークロードに最適です。
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非クラスター化列ストア インデックス (NCCI):
- 1 つのテーブルに複数の NCCI を作成できます。
- 選択された列のみが圧縮された列形式に変換され、残りは行ベースの形式のままになります。
- 特定の列が他の列よりも頻繁にクエリされるシナリオに適しています。
以下は、CCI と NCCI の違いをまとめた表です。
| 特徴 | クラスター化列ストア インデックス (CCI) | 非クラスター化列ストア インデックス (NCCI) |
|---|---|---|
| テーブル変換 | テーブル全体が列形式に変換されます | 選択した列のみが変換されます |
| インデックスの数 | テーブルごとに 1 つの CCI のみが許可されます | テーブル上に複数のNCCIを作成できます |
| クエリのパフォーマンス | 完全な列指向ストレージのため、一般的に高速です | クエリのパフォーマンスは列の選択に依存する |
使用法、課題、解決策
列ストア インデックスは、大規模なデータ処理を伴う分析クエリに非常に役立ちます。ただし、小規模なトランザクションや更新が頻繁に発生する OLTP (オンライン トランザクション処理) ワークロードには適さない可能性があります。このようなシナリオでは、従来の行ベースのインデックスの方がパフォーマンスが優れています。
列ストア インデックスの課題は次のとおりです。
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挿入と更新のパフォーマンス: 列ストア インデックスでは、最適なパフォーマンスを得るためにデータを一括ロードする必要があるため、行ベースのインデックスと比較して、挿入および更新のパフォーマンスが低下する可能性があります。
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デルタストア: 更新を効率的に処理するために、SQL Server はコミットされていないデータ用の Delta Store を保持し、定期的にメインの列ストアにマージします。このプロセスは、マージ中のクエリ パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
これらの課題に対する解決策には次のようなものがあります。
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バッチ更新: 更新をより大きなバッチで実行すると、デルタ ストアのマージの頻度が減り、パフォーマンスが向上します。
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データのセグメント化: データを小さな単位に分割すると、挿入および更新操作が高速化されます。
特徴と比較
列ストア インデックスを同様のデータベース機能と比較してみましょう。
| 特徴 | 列ストアインデックス | 行ストアインデックス |
|---|---|---|
| 保存形式 | 列型ストレージ | 行ベースのストレージ |
| 圧縮 | 高い圧縮比 | 圧縮比が低い |
| クエリのパフォーマンス | 分析クエリの高速化 | OLTPクエリの高速化 |
| 挿入と更新のパフォーマンス | 個別の更新は遅くなります | 個別の更新が高速化 |
展望と将来のテクノロジー
データが指数関数的に増加し続ける中、列ストア インデックスは最新のデータベースの重要なコンポーネントであり続けるでしょう。今後の進歩は、更新に関連する課題に対処し、さらに効率的な圧縮アルゴリズムを提供することに重点が置かれる可能性があります。
SQL のプロキシ サーバーと列ストア インデックス
OneProxy が提供するプロキシ サーバーは、列ストア インデックスを使用して SQL Server 展開のパフォーマンスを向上できます。SQL クエリをプロキシ サーバー経由でルーティングすることで、組織は処理オーバーヘッドの一部をオフロードし、リモート クライアントの応答時間を改善できます。さらに、OneProxy の負荷分散機能により、クエリを均等に分散して、リソースの使用を最適化できます。
関連リンク
SQL の列ストア インデックスの詳細については、次のリソースを参照してください。
