ビットマップ フィルターを使ったデータ ウェアハウスのクエリ パフォーマンスの最適化

クエリ プランにビットマップ フィルターや最適化されたビットマップ フィルターを実装するには、Bitmap プラン表示操作を使用します。ビットマップ フィルターは、ハッシュ結合またはマージ結合が使用されている並列クエリ プランでのみ適用されます。最適化されたビットマップ フィルターは、ハッシュ結合が使用されている並列クエリ プランにのみ適用できます。いずれの場合も、ハッシュ結合のビルド入力 (ディメンション テーブル) 側にビットマップ フィルターが作成されます。ただし、実際のフィルター処理は、ハッシュ結合のプローブ入力 (ファクト テーブル) 側にある Parallelism 操作内で実行されるのが一般的です。整数型の列に基づく結合の場合、フィルターは Parallelism 操作ではなく、初期テーブルまたはインデックス スキャン操作に直接適用できます。この手法を行内最適化と呼びます。

最適化後、クエリ プランにビットマップ フィルターが導入された場合、クエリのコンパイル時間は短縮されます。ただし、オプティマイザーが生成できるクエリ プランは制限され、基数やコストの見積もりは考慮されません。

最適化されたビットマップ フィルターには、次のような利点があります。

• 複数のディメンション テーブルからのフィルターがサポートされます。

• 1 つの操作に複数のフィルターを適用できます。

• 最適化されたビットマップ フィルターは、さまざまな種類の操作に適用できます。たとえば、Distribute Streams や Repartition Streams などの交換操作のほか、テーブル スキャン、インデックス スキャン、フィルターなどの操作に適用できます。

• SELECT ステートメントのほか、INSERT、UPDATE、DELETE、MERGE の各ステートメントで使用されている読み取り専用操作にフィルターを適用できます。

• インデックス付きビューの作成で、インデックスを挿入するための操作にフィルターを適用できます。

• オプティマイザーは、基数およびコストの推定により、最適化されたビットマップ フィルターが適切かどうかを判断します。

• オプティマイザーはさまざまなプランを生成できます。

ビットマップ フィルターの効果が期待できるのは選択度が高い場合だけです。クエリ オプティマイザーは、どのような場合に、最適化されたビットマップ フィルターの選択度が効果を期待できる程度に高くなるか、また、どのような操作にフィルターを適用すべきかを判断します。オプティマイザーは、スター結合のすべての分岐に最適化されたビットマップ フィルターを設定し、コスト ルールを使用しながら、そのプランが最小の推定実行コストを提供するかどうかを判断します。最適化されたビットマップ フィルターの選択度が低かった場合、推定コストが高すぎるとして、そのプランは破棄されます。最適化されたビットマップ フィルターをプラン内のどこに配置すべきかを検討する際、オプティマイザーは、適切な深さのハッシュ結合のスタックなど、ハッシュ結合の派生形を探します。ディメンション テーブルとの結合が実装されて、最も選択度が高いと推定される結合が最初に実行されます。

最適化されたビットマップ フィルターが適用された操作には、PROBE([Opt_Bitmap1001], {[column_name]} [, 'IN ROW']) という形式のビットマップ述語が存在します。ビットマップ述語は、次の情報をレポートします。

• Bitmap 操作で導入された名前に対応するビットマップ名。プレフィックス 'Opt_' は、最適化されたビットマップ フィルターが使用されていることを示します。

• プローブの対象列。フィルター処理されたデータは、ここを起点としてツリーを通過します。

• ビットマップ プローブで行内最適化が使用されるかどうか。使用される場合、ビットマップ プローブが IN ROW パラメーターで呼び出されます。それ以外の場合、このパラメーターは省略されます。

次の例は、単純なスター スキーマに対するクエリを表しています。単一の整数型列で主キー対外部キーの結合を使用し、DimProduct と DimCustomer という 2 つのディメンション テーブルを、ファクト テーブル FactInternetSales に結合します。

USE AdventureWorksDW2008R2;
GO
SELECT * 
FROM dbo.FactInternetSales AS F
INNER JOIN dbo.DimProduct AS D1 ON F.ProductKey = D1.ProductKey
INNER JOIN dbo.DimCustomer AS D2 ON F.CustomerKey = D2.CustomerKey
WHERE D1.StandardCost <= 30 AND D2.YearlyIncome <= 50000;

USE AdventureWorksDW2008R2;
GO
SELECT * 
FROM dbo.FactInternetSales AS F
INNER JOIN dbo.DimProduct AS D1 ON F.ProductKey = D1.ProductKey
INNER JOIN dbo.DimCustomer AS D2 ON F.CustomerKey = D2.CustomerKey
WHERE D1.StandardCost <= 30 AND D2.YearlyIncome <= 50000;

次の図は、SQL Server 2005 における、このクエリの実行プランを表しています。1A 地点では、既にディメンション テーブルがスキャンされており、条件に該当しない行をファクト テーブル (1B) から除外するための情報が把握されています。ただし、Table Scan 操作のプロパティは、ファクト テーブルから取得する行を制限するための述語が使用されていないことを示しています。

一方、次の図は、SQL Server 2008 における、同じクエリの実行プランを表しています。最適化されたビットマップ操作は、両方のディメンション テーブルのサブツリーで使用されます。テーブル スキャン オペレーターのプロパティは、最初の結合操作の前に、これらのサブツリーからのフィルター (ビットマップ プローブ) が直接ファクト テーブル ツリーに適用され、ファクト テーブルから取得する行が制限されていることを示しています。