Oracle でのクエリの最適化

公開: 2023-07-10

クエリの最適化は、決定的な公式が存在しない、複雑かつ創造的なプロセスです。 基本原則に基づいていますが、多くの場合、すべてに適合する万能の解決策はありません。 したがって、タスクに取り組む前に、クエリの最適化の必要性を評価することが重要です。 そうしないと、投資された時間が、最適化による最小限の影響を上回る可能性があります。 特にデータベースのワークロードが高い期間に、頻繁に実行される遅いクエリを最適化することに重点を置く必要があります。 これにより、システム全体の負荷が軽減され、パフォーマンスが向上します。

Oracle におけるクエリの最適化は、データベース クエリの効率とパフォーマンスを向上させるプロセスです。 データベース管理システム (DBMS) でクエリを実行すると、DBMS はクエリの要件に基づいてデータを取得および操作する最も効率的な方法を決定します。 クエリの最適化は、クエリの実行時間とリソースの消費を最小限に抑えながら、必要な結果セットを提供します。

クエリ最適化プロセスには、次のようないくつかの手順が含まれます。

  1. 解析とセマンティック分析: DBMS はクエリを解析し、セマンティック分析を実行して、クエリが構文的に正しく、有効なデータベース オブジェクトを参照していることを確認します。
  2. コストの見積もり:オプティマイザーは、クエリのさまざまな実行プランを実行するコストを見積もります。 コストの見積もりでは、I/O 操作の数、CPU 使用率、ネットワーク通信などの要素が考慮されます。
  3. 計画の生成:オプティマイザーはさまざまな実行計画を調査し、コスト見積もりに基づいて一連の潜在的な計画を生成します。 これらのプランは、クエリを実行できるさまざまな方法を表します。
  4. 計画の選択:オプティマイザーは、生成された計画の推定コストを比較し、コストが最も低い計画を選択します。 選択したプランは、クエリを最も効率的に実行すると予想されるプランです。
  5. プランの実行: DBMS は、選択した実行プランを実行して、クエリに必要なデータを取得して処理します。

クエリ最適化手法は、特定の DBMS に応じて異なる場合があります。 一般的な最適化手法には次のようなものがあります。

  1. インデックスの使用率:オプティマイザーは、ディスクの読み取り回数を減らし、データ取得のパフォーマンスを向上させるために、インデックスの最も効果的な使用方法を決定します。
  2. 結合の最適化:オプティマイザーは、最適な結合順序と結合方法 (ネストされたループ結合、ハッシュ結合、マージ結合など) を決定して、複数のテーブルを結合する計算コストを最小限に抑えます。
  3. 述語のプッシュダウン:オプティマイザーは、フィルター条件をデータ ソースにできるだけ近づけて、処理する必要のあるデータの量を削減します。
  4. 並列実行:場合によっては、オプティマイザーはクエリの実行を高速化するために複数の CPU コアまたは分散処理を利用してクエリの一部を並列実行することを選択することがあります。
  5. 統計収集:オプティマイザーは、データに関する正確な統計情報に基づいて、情報に基づいた意思決定を行います。 統計を定期的に更新および維持すると、クエリの最適化を向上させることができます。

効果的なクエリの最適化により、特に複雑なクエリや大規模なデータセットの場合、データベース システムのパフォーマンスが大幅に向上します。 データベース スキーマ、データ分散、クエリ パターンを深く理解する必要があります。

Oracle で SQL クエリを最適化するには?

Oracle で SQL クエリを最適化するには、クエリ実行計画の理解、クエリ パフォーマンスの分析、および適切な最適化手法の適用を組み合わせて行う必要があります。 Oracle で SQL クエリを最適化するために実行できる手順をいくつか示します。

  1. クエリ実行計画を分析する:最初のステップは、Oracle がクエリをどのように実行するかを理解することです。 EXPLAIN PLAN 文または SQL Developer ツールを使用して、クエリ実行プランを取得します。 実行計画は、Oracle がどのようにテーブルにアクセスし、テーブルを結合し、フィルタを適用し、その他の操作を実行するかを示します。 計画を分析して、潜在的なボトルネックや改善すべき領域を特定します。
  2. インデックスが最適化されていることを確認する:インデックスはクエリのパフォーマンスにおいて重要な役割を果たします。 クエリの WHERE 句、JOIN 句、および ORDER BY 句で使用される列に適切なインデックスが作成されていることを確認してください。 複数の列に複合インデックスを使用することを検討し、INDEX_STATS ビューを使用してインデックスの使用状況を分析します。 必要に応じて、クエリのアクセス パターンに一致するようにインデックスを作成または変更します。
  3. バインド変数を使用し、リテラル値を避ける: SQL クエリでバインド変数を使用すると、クエリ プランの再利用が可能になり、パフォーマンスが向上します。 バインド変数を使用すると、Oracle はクエリをより効率的に解析して実行できるようになります。 特にクエリを複数回実行する場合は、クエリでリテラル値を使用しないでください。非効率的で難しい解析が行われ、最適ではない実行プランが発生する可能性があります。
  4. 結合操作の最適化:複数のテーブルを含むクエリの場合、適切な結合方法が使用されていることを確認して、結合操作を最適化します。 ネストされたループ結合、ハッシュ結合、またはマージ結合がクエリに最適であるかどうかを評価します。 必要に応じてヒント (/*+ USE_HASH */ など) を使用して、結合方法の選択に影響を与えることができます。
  5. 適切なインデックス アクセス方法を使用する: Oracle では、フル インデックス スキャン、一意スキャン、範囲スキャンなど、さまざまなインデックス アクセス方法を提供しています。 クエリ要件とデータ分散に基づいて、適切なインデックス アクセス方法が採用されていることを確認します。 問合せの実行計画を確認し、Oracle が最も効率的な索引アクセス方法を選択できるようにヒントを使用することを検討してください。
  6. サブクエリの最適化:サブクエリはクエリのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。 可能であれば、サブクエリを結合として書き直すか、インライン ビューを使用してパフォーマンスを向上させます。 サブクエリが効率的に関連付けられていることを確認し、サブクエリの結果がクエリ内で複数回再利用される場合は、サブクエリの結果を具体化する必要性を評価します。
  7. 統計の収集と更新:クエリの最適化には正確な統計が不可欠です。 DBMS_STATS パッケージまたは ANALYZE コマンドを使用して統計を定期的に収集し、オプティマイザが表と索引のカーディナリティに関する最新の情報を確実に保持できるようにします。 偏ったデータ分布にはヒストグラムの使用を検討してください。

クエリの最適化は、万能のプロセスではないことに注意してください。 最適化手法の有効性は、データ量、クエリの複雑さ、特定のデータベース環境などの要因によって異なります。 基礎となる原則を理解し、クエリを継続的に監視および調整することは、最適なパフォーマンスを維持するのに役立ちます。

dbForge Studio for Oracle を使用して SQL クエリを最適化する方法

DbForge Studio for Oracle は、SQL クエリの最適化に役立ついくつかの機能を提供します。 ツールを活用してクエリを最適化する方法をいくつか紹介します。

クエリプロファイラー

DbForge Studio for Oracle には、SQL クエリのパフォーマンスを分析できるクエリ プロファイラーが含まれています。 プロファイラーを有効にしてクエリを実行すると、実行時間、リソース使用量、クエリ実行プランなど、クエリ実行に関する詳細情報が提供されます。 クエリ実行プランは、ボトルネックと最適化の領域を特定するのに役立ちます。 最適ではない結合方法、テーブル全体のスキャン、インデックスの欠落など、潜在的なパフォーマンスの問題を特定できます。 また、さまざまな実行計画を比較し、さまざまなクエリ最適化手法の影響を評価することもできます。

デモンストレーションのために、Stackoverflow2010 という名前の SQL Server データベースのいくつかのテーブルを EltechIndia という名前の Oracle データベースにインポートしました。 dbForge Studio の外部データのインポート ユーティリティを使用しました。

EltechIndia には、Stackoverflow データベースを使用するユーザーのデータを保持する USERS という名前のテーブルが含まれています。 次に、簡単な SELECT ステートメントを実行して、ユーザーの詳細を表示してみましょう。

クエリ:

SELECT u.「ID」、u.「AboutMe」、u.「年齢」、u.「CreationDate」、u.「DisplayName」、u.「EmailHash」、u.「LastAccessDate」、u.「Reputation」、u .”Views”、u.”WebsiteUrl”、u.”AccountId”

FROM NISARG.USERS u WHERE U.”EmailHash”='[email protected]';

トップメニューからプロファイラーモードを有効にし、クエリを実行します。

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プロファイラーのスクリーンショット:

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上のスクリーンショットでわかるように、プロファイラーは次の情報を入力します。

  1. クエリ プロファイラー セッション:クエリ プロファイラー セッション セクションには、クエリ実行プランとセッション統計の詳細が含まれます。 また、クエリ実行の履歴も含まれており、クエリの複数の実行計画を比較するために使用できます。
  2. クエリ実行プラン:クエリ プロファイラーは、結果セットの生成中に実行された操作の詳細を含むクエリ実行プランを表形式で表示します。 クエリの各部分の実行手順、アクセス方法、および推定コストが表示されます。

生成された実行プランを使用して、リソース使用率や IO ボトルネック、およびパフォーマンス低下の原因となる可能性のあるその他のパラメーターを特定できます。 不足しているインデックスを追加するか、既存のインデックスを変更することでパフォーマンスの問題を解決できることがクエリ プロファイラで示されたとします。 その場合は、dbForge Studio の Index Manager 機能を使用できます。

インデックス管理

クエリの最適化には効率的なインデックス作成が不可欠です。 dbForge Studio for Oracle は、インデックスの作成、編集、削除など、インデックスを管理するためのツールを提供します。 テーブルの既存のインデックスを確認し、それらが適切に構成されていることを確認できます。 このツールを使用して、クエリ アクセス パターンに基づいて新しいインデックスを作成したり、既存のインデックスを変更したりすることもできます。

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dbForge Studio は、テーブル上のインデックスを作成/編集/削除するために使用できる機能を提供します。 インデックスの変更は、dbForge Studio のオブジェクト マネージャーから行うことができます。 これを行うには、USER テーブルを右クリックし、[テーブルの編集] を選択します。

別のタブが開き、USERS テーブルの詳細が表示されます。 ここでは、インデックス、制約、列の追加/変更/削除など、既存のテーブルに変更を加えることができます。 また、ストレージ、一時的有効性などの他の構成パラメータを追加または変更することもできます。

次に、インデックスを追加/変更するには、[インデックス] タブをクリックします。 次の画像のような、インデックスの詳細を示すウィンドウが開きます。

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上のスクリーンショットでわかるように、インデックス マネージャーは 3 つのセクションに分かれています。

  1. 既存のインデックスのリスト: ここでは、テーブルにすでに作成されているインデックスの詳細 (インデックス名とキー列) を確認できます。
  2. 新しいインデックス: ここでは、インデックスの名前、インデックスの種類、インデックスのキー列などのインデックスのプロパティを指定できます。
  3. Create Index ステートメント: このセクションでは、次の CREATE ステートメントを表示できます。
  4. インデックスを追加するテーブル。
  5. 既存のインデックス。
  6. 新しいインデックス。

スクリプト全体を使用して、別のスキーマまたはテーブルにオブジェクトを再作成できます。

SQLのデバッグ

dbForge Studio for Oracle の SQL デバッグ機能を使用すると、クエリ実行中に SQL コードをステップ実行し、ブレークポイントを設定し、変数を検査できます。 この機能は、インデックス マネージャーやクエリ プロファイラーと比べて大きな価値をもたらしません。 それでも、ストアド プロシージャ内のどのクエリがパフォーマンスの問題を引き起こしているかを特定することが役立つ場合があります。 クエリをデバッグすることで、最適化が必要な領域を特定し、必要な調整を行うことができます。

dbForge Studio for Oracle を使用する際は、SQL クエリの最適化手法とベスト プラクティスをよく理解することが重要であることに注意してください。 このツールは、クエリの最適化に役立つ貴重な洞察と機能を提供します。 それでも、結果を正しく解釈し、特定のデータベースとクエリの要件に基づいて適切な最適化を適用することが重要です。

結論

データベース パフォーマンスのチューニングは、データベース管理者にとって最も重要な仕事の 1 つであり、データベース サーバーのパフォーマンスを管理および監視するための最適なデータベース監視ツールを選択することも重要な側面です。 この記事では、パフォーマンス チューニングの基本と、dbForge Studio for Oracle がデータベースのパフォーマンスの向上にどのように役立つかについて学びました。