posting Query Execution Plan

_posts/2024-07-23-2-database-QEP.md

@@ -0,0 +1,117 @@
+---
+title: \[DataBase\] 쿼리실행계획 (Query Execution Plan)
+layout: single
+author_profile: true
+comments: true
+share: true
+related: false
+date: '2024-07-23'
+tags:
+    - DataBase
+    - Index
+category: DataBase
+timezone: Asia/Seoul
+---
+
+# 쿼리실행계획(Query Execution Plan) 이해하기
+쿼리실행계획(Query Execution Plan, QEP)은 데이터베이스가 쿼리를 처리하기 위해 선택한 전략을 보여주는 중요한 도구이다.
+이 포스팅에서는 쿼리실행계획의 개념과 구성요소를 설명하고, 실제 예제를 통해 실행계획을 분석하는 방법에 대해 이야기 하겠다.
+
+## 1. 쿼리실행계획이란?
+쿼리실행계획은 데이터베이스가 쿼리를 실행하기 위해 선택한 경로와 방법을 설명한다. 데이터베이스 엔진은 쿼리 성능을 최적화하기 위해 다양한 전략을 사용할 수 있으며, 이 전략이 실행계획에 포함된다.
+
+## 2. 쿼리실행계획 생성방법
+쿼리실행계획을 확인하는 방법은 사용하는 데이터베이스 시스템에 따라 다르다. 예를들어
+* MySQL: `EXPLAIN` 또는 `EXPLAIN ANALYZE`
+* PostgreSQL: `EXPLAIN` 또는 `EXPLAIN ANALYZE`
+
+## 3. 쿼리실행계획 구성요소
+쿼리실행계획은 다음과 같은 주요 요소로 구성된다.
+
+### 3.1. 인덱스스캔(Index Scan)
+* 인덱스를 사용하여 데이터를 검색하는 방법이다. 인덱스를 사용하면 전체 테이블 스캔보다 빠르게 결과를 찾을 수 있다.
+* 예시: `INDEX SCAN`, `INDEX SEEK`
+
+### 3.2. 테이블스캔(Table Scan)
+* 인덱스를 사용하지 않고 테이블의 모든 행을 검색하는 방법이다. 인덱스가 없거나 비효율적인 경우 발생한다
+* 예시: `FULL TABLE SCAN`
+
+### 3.3. 조인방식(Join Methods)
+* 테이블 간의 데이터를 결합할 떄 사용하는 방법이다. 주요 조인 방식에는 Nested Loop, Hash Join, Merge Join이 있다
+* 예시: `NESTED LOOP`, `HASH JOIN`, `MERGE JOIN`
+
+### 3.4. 정렬(Sorting)
+* 데이터를 정렬하여 결과를 반환하는 과정이다. 정렬 작업은 추가적인 리소스를 소모할 수 있다.
+* 예시: `SORT`
+
+### 3.5. 필터링(Filtration)
+* 쿼리조건에 맞지 않는 데이터를 필터링하여 결과 집합을 좁히는 과정이다.
+* 예시: `FILTER`
+
+## 4. 쿼리실행계획 예제
+MySQL 기준으로 쿼리실행게획을 확인해보자
+
+### 예제쿼리
+```sql
+SELECT * FROM employees WHERE department='Sales';
+```
+
+### 실행계획확인
+이 쿼리의 실행계획을 확인하기 위해 `EXPLAIN` 명령어를 사용한다.
+```sql
+EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE department='Sales';
+```
+
+### 실행계획 결과
+```
++----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+-------+----------+-------------+
+| id | select_type | table     | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows  | Extra    |
++----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+-------+----------+-------------+
+|  1 | SIMPLE      | employees | ref  | department_idx| idx  | 4       | const|  100  | Using where |
++----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+-------+----------+-------------+
+```
+
+### 실행계획 해석
+* type: `ref`는 인덱스를 사용하여 데이터를 검색하고 있다는 의미이다.
+* key: `department_idx`는 인덱스의 이름을 나타낸다.
+* rows: 100개의 행이 예상된다는 의미
+* Extra: Using where`는 WHERE 절을 사용하여 필터링하고 있음을 나타낸다.
+
+## 5. 성능 최적화 방법
+쿼리실행계획을 분석하여 성능을 최적화할 수 있는 방법은 다음과 같다
+
+### 5.1. 인덱스 최적화
+쿼리에서 자주사용되는 열에 인덱스를 추가하여 검색성능을 개선한다.  
+예시: `department`열에 인덱스를 추가하여 쿼리성능을 향상시킬 수 있다.
+```sql
+CREATE INDEX department_idx ON employees(department);
+```
+
+### 5.2 쿼리 리팩토링
+비효율적인 쿼리를 리팩토링하여 성능을 개선한다.  
+예시: 서브쿼리 대신 조인을 사용하는 쿼리 리팩토링
+```sql
+SELECT e.name, d.department_name
+FROM employees e
+JOIN department d ON e.department_id = d.id
+WHERE d.department_name = 'Sales';
+```
+
+### 5.3. 통계정보 업데이트
+데이터베이스의 통계 정보를 최신상태로 유지하여 최적의 실행계획을 생성하도록 한다.  
+예시: PostgreSQL에서 통계정보 업데이트
+```sql
+ANALYZE employees;
+```
+
+### 5.4. 쿼리캐싱
+자주 실행되는 쿼리의 결과를 캐싱하여 성능을 개선한다.  
+예시: MySQL 에서 쿼리 캐싱 활성화
+```sql
+SET GLOBAL query_cache_size = 1048576;
+SET GLOBAL query_cache_type = ON;
+```
+
+# 결론
+쿼리실행계획은 데이터베이스 성능을 최적화하는 데 필수적인 도구이다. 실행계획을 분석하고 이해함으로써 쿼리성능을 개선하고 데이터베이스의 효율성을 높일 수 있다.
+쿼리실행계획의 각 요소를 잘 이해하고, 이를 기반으로 성능을 최적화하는 전략을 세우는 것이 중요하다.