SQL Server에서 사용할 수 있는 서버측 페이징기법

출처 : Time waits for no one

SQL Server에서 사용할 수 있는 서버측 페이징기법

Andrew Rosca

웹 애플리케이션은 일반적으로 사용자에게 많은 양의 정보를 제공하기 위해 페이징 기법을 사용한다.
예를 들어 인터넷 검색엔진은 사용자의 쿼리 결과로 대용량의 결과값을 반환한다.
이 때 검색엔진이 한번에 결과값 전체를 반환하게 되면 결과값을 받는 클라이언트측 시스템에 과부하가 발생
할 수 있다.
하지만 페이징 기법을 사용하게 되면, 반환되는 결과값을 클라이언트측과 서버측 양쪽에서 관리할 수 있을 만
큼의 고정된 크기의 블록으로 구분하여 한 번에 이동시키는 정보의 양을 줄일 수 있다. 애플리케이션에서는
한 번 에 소수의 레코드만 사용자에게 보내게 되며, 결과값 중에서 사용자가 필요로 하는 정보만 반환하게 된
다.

페이징 기법을 사용하면 데이터를 사용자가 좀 더 이해하고 표현하기 쉽게 해 줄 뿐만 아니라, 대량의 정보를
조회하고 표현하기 위해서 시스템에 불필요한 과부하가 발생하여 결국 시스템의 성능에 악영향을 미치지 않
도록 통제하기 때문에 전체적인 시스템 성능을 향상시키게 된다.
정상적으로 시스템에 반환된 결과값 레코드가 페이징되었다면, 검색엔진을 사용하는 사용자는 대부분 맨 처
음 한 페이지 또는 일부 페이지만 조회하게 될 것이다.

불행하게도 많은 프로그래머들이 페이징 관련해서 성능측면에서 매우 중요한 고려사항에 대해서 잘 모르고
있다.
IIS와 SQL Server를 사용하는 환경에서는,
AbsolutePage, PageSize, PageCount와 같은,
표준 ADO RecordSet 페이징 기능을 사용하는 것이 가장 일반적인 페이징 기법이다.
소량(수십 또는 수백 레코드 정도)의 데이터에 대해서는 이러한 기능을 사용하면 정상적으로 동작하고, 시스
템의 성능측면에서도 부하를 발생시키지 않는다. 하지만 레코드 수가 증가하게 되면, 이러한 기능을 사용하
게 되면 효율성이 감소하게 되고 전체적인 애플리케이션의 성능에 악영향을 미치게 된다.

대량의 발주정보를 조회해야 하는 구매조달관련 애플리케이션, 수 천명의 회원이 동시에 접속하는 미팅 웹사
이트, 고객의 검색조건에 따라 수백 개의 상품의 정보를 표시해야 하는 대규모 전자상거래 웹사이트와 같이,
대용량 데이터를 처리해야 하는 애플리케이션의 경우에는 좀 더 개선된 서버측 페이징 기술이 필요하게 된
다. 이번 호의 기사에서는 수백만 개의 행정보를 포함하는 테이블에서도 사용할 수 있는 페이징 기법에 대해
서 소개하고자 한다.


ADO RecordSet 페이징 기법의 한계


대용량의 레코드를 페이징하기 위해서 ADO RecordSet의 페이징기법을 사용할 때 발생하는 문제의 원인은
ADO에서 데이터를 처리하는 방법 때문이다.
ADO 기술구조에서는 데이터베이스에서 정보를 조회하기 위해 서 조회의 대상이 되는 데이터에 대한 포인터
를 관리해야 할 필요가 있다.
데이터에 대한 포인터를 커서 라고 하며, 클라이언트측(예를 들어 ASP 페이지)에서는 각 레코드를 건별로 조
회하게 된다.

ADO RecordSet 개체는 서버측 커서(기본값)와 클라이언트측 커서 유형을 지원한다.
서버측 커서를 사용하게 되면 모든 데이터는 그대로 SQL Server에 두고, 해당 데이터가 필요한 시점에 순서
에 따라 각 레코드를 조회하게 된다.
클라이언트측 커서를 사용하게 되면 필요한 모든 데이터를 클라이인트로 전송한 다음, 클라이언트측 커서를
사용하여 클라이언트측 버퍼 메모리에 있는 데이터를 레코드별로 조회하게 된다.
검색엔진 예제에서처럼 쿼리의 결과값 중에서 일부분만을 표시하거나 사용해야 하는 경우라면 SQL 서버가
클라이언트에서 요청하는 페이지만 전송하고 전체 결과값 중 나머지 레코드는 데이터베이스 서버에 그대로
남겨두게 되는, 서버측 커서를 사용하는 것이 효율적이다.
서버측 커서를 사용하게 되면 클라이언트로 전송되는 레코드 수가 특정 페이지를 구성하는 20~30 레코드 정
도로 제한된다는 것이다.

PageCount 와 같은 일부 레코드셋 페이징 기능을 사용하기 위해서는 클라이언트측 커서를 사용해야 한다.
클라이언트 커서를 사용할 수 있도록 ADO를 설정하기 위해서는 RecordSet의 ClientLocation 속성을
adUseServer에서 adUseClient로 변경해 주면 된다.
[리스트 1]의 VB 코드는 RecordSet 개체에서 클라이언트측 커서와 서버측 커서를 사용하는 방법에 대한 예제
가 나타나 있다. ClientLocation 속성을 asUseClient 로 변경하게 되면, 사용자 쿼리의 결과로 반환되는 데이터
에서 필요로 하는 페이지 수를 판단하기 위해 결과값 전체가 클라이언트로 전송된다.

예를 들어 데이터베이스로부터 5000 레코드를 반환하는 쿼리를 실행했다고 가정하자.
애플리케이션에서 서버측 커서를 사용하게 되면 반환되는 레코드를 한 페이지당 20 레코드씩으로 페이징하
고, 사용자가 1 페이지만 보고 있는 경우라면 애플리케이션에서는 클라이언트로 맨 처음 페이지를 구성하는
20 레코드만을 전송하면 된다.
그 다음 사용자가 두번째 페이지로 이동하면 애플리케이션에서는 21~40번 레코드만 클라이언트로 전송하게
된다. 반면에 클라이언트측 커서를 사용하게 되면 ADO에서는 비록 사용자가 단지 첫 페이지에 해당하는 20
레코드만 필요한 경우라도 5000 레코드 전체를 클라이언트로 전송하게 된다.
이렇게 전체 레코드를 전송하게 되면 결과값이 사용자에게 나타나는 시간이 지연되게 되고, 반환되는 레코드
수가 매우 많은 경우에는 성능에 심각한 악영향을 미칠 수 있다.

다른 페이징 기법

ADO RecordSet 페이징 기법과 관련한 문제가 애플리케이션의 성능에 영향을 미치게 되었기 때문에 필자는
수천 레코드를 페이징해야 하는 웹 애플리케이션에서 사용할 수 있는 다른 페이징 기법을 찾아 보았다.

SQL 서버의 인덱스를 활용하여 전체 결과집합 중에서 상위의 레코드를 선택하는 방법을 소개하고자 한다.

다음은 Northwind 데이터베이스의 Orders 테이블에서 상위 10개의 레코드를 선택하는 쿼리이다.

SELECT TOP 10 * FROM Orders

위의 구문을 활용하면 전체 결과집합에서 10 개의 레코드 단위로 결과값이 반환되게 할 수 있다.
주어진 페이지에 해당하는 레코드만 선택하기 위해서는, 한 페이지에 몇 개의 레코드를 포함시킬 것인지 결정
하고, 실제 사용자가 몇 번째 페이지의 정보를 조회하기를 원하는지에 대한 페이지 카운트를 알고 있어야 한
다.
예를 들어 한 페이지에 10 개의 레코드가 포함되고, 사용자가 전체 결과값 집합 중에서 3 페이지를 조회하고
자 하는 경우라면 다음과 같은 쿼리를 사용하면 된다.

SELECT TOP 10 * FROM Orders WHERE OrderID NOT IN (SELECT TOP 20 OrderID FROM Orders)

위의 쿼리는 맨 처음 20 개의 레코드 이후에 존재하는 10개의 레코드, 즉 21~30번까지의 레코드를 반환한다.
위의 쿼리를 절차코드로 일반화하게 되면 다음과 같이 표현할 수 있다.

SELECT TOP page_size * FROM Orders WHERE OrderID NOT IN (SELECT TOP (page_size * (current_page -
1)) OrderID FROM Orders)

위의 쿼리는 대량의 레코드를 반환하는 경우라도 잘 동작하지만, 반환할 페이지의 숫자가 많아질수록 전체적
인 성능은 감소하게 된다.
문제의 원인은 IN 연산자에 포함되는 쿼리의 결과값이 많아지면서 비효율성이 증가하기 때문이다. 예를 들어
한 페이지당 10개의 레코드를 반환하는 결과집합 중에서 500번째 페이지를 조회하기 위해 쿼리를 실행하게 되
면, IN 연산자의 대상이 되는 서브쿼리에는 다음과 같은 문장이 포함되게 된다.

(SELECT TOP 4990 OrderID FROM Orders)

마지막 10개의 레코드를 조회하기 위해 서버에서는 4990 개의 OrderID와 각 OrderID를 비교해야만 한다.
불필요한 비교작업이 많이 발생하게 된다.
물론 SQL Server의 경우에는 이러한 경우 데이터를 좀 더 빠르고 효율적인 방법으로 검색하기 위해서 인덱스
를 사용하여 빠르게 쿼리를 처리하게 된다.
(OrderID가 기본키로 설정되어 있기 때문에, SQL Server는 기본적으로 인덱스를 사용하게 된다.)
조회하고자 하는 페이지 수가 증가함에 따라 성능면에서 느려지게 된다고 하더라도 이러한 조회성능의 감소
현상은 조회하고자 하는 페이지 수가 매우 큰 경우에만 인식할 수 있게 된다.
이러한 점증적인 성능의 감소현상은 대부분의 경우 사용자가 맨 처음부분의 일부 페이지만 조회하게 되고,
맨 처음부분의 일부 페이지를 조회 할 경우에는 매우 빠른 성능을 보장할 수 있기 때문에 크게 중요한 관심의
대상이 되지 않는다.
애플리케이션이션에서 적절하게 데이터를 정렬하고 필터링한다면 사용자는 찾고자 하는 정보를 거의 한 두
페이지 이내에서 찾게 된다. 만약 맨 처음 부분의 페이지에서 필요로 하는 데이터를 찾지 못한 경우에는 대부
분의 사용자는 예제에서처럼 500 페이지까지 원하는 데이터를 찾고자 계속 다음 페이지를 찾아보는 것이 아
니라 다른 정렬 및 필터링 조건으로 새로운 쿼리를 하게 된다.

앞에서 언급한 것과 같이 검색작업을 수행할 때, 테이블의 기본키가 어떤 컬럼에 설정되었는지가 매우 중요
한 역할을 하게 된다.
기본키에는 각 레코드를 유일하게 식별할 수 있는 컬럼이 포함되어야 하며, 쿼리를 실행할 때 기본키를 기준
으로 해당 레코드를 쿼리의 결과값으로 선택할 것인지 무시할 것인지를 판단하게 된다.
앞의 일반화된 쿼리에는 정렬 및 기본키에 관련한 WHEHE 절이나 ORDER BY 절 내용이 누락되어 있다. 목록 2
에는 이러한 요소를 포함시킨 일반화된 쿼리가 나타나 있다.

정렬은 일반적으로는 비효율적인 작업이며, 쿼리의 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
SQL 서버의 경우, 인덱스가 설정된 컬럼에 대해서는 매우 효율적으로 정렬 및 필터링 작업을 할 수 있고,
SQL 서버가 항상 기본키 컬럼에는 인덱스를 생성하기 때문에 쿼리를 좀 더 최적화하여 빠르게 실행한다.
기본키에 설정된 인덱스를 최대한 활용하기 위해서, [리스트 3]과 같이 테이블의 전체 컬럼을 선택하지 않고,
먼저 기본키의 조건으로 대상이 되는 레코드를 검색한 다음에 결과값에 포함되어 있는 기본키값으로 다시 해
당 레코드에 대한 전체 컬럼을 찾아오게 할 수도 있다.
테이블에 기본키 인덱스가 설정되어 있고, 인덱스가 설정된 필드에 대해서만 정렬 및 필터링 작업을 하게 되
면, 조회하고자 하는 레코드를 찾기 위해 인덱스 페이지만을 사용하게 된다. 이렇게 쿼리의 결과값에 필요한
전체 필드가 인덱스에 포함되어 있는 경우를 커버된 인덱스라고 한다.
동일한 쿼리를 실행시킨 경우라도 해당 쿼리가 커버된 인덱스를 사용하는 경우가 일반 테이블에 대해서 쿼리
하는 경우보다 더 빠르게 된다. 맨 마지막으로 선택된 결과값에 해당하는 나머지 정보를 조회하기 위한 작업
을 수행할 때에는(즉, SELECT * 부분), 기본키 인덱스를 사용하여 SQL Server가 해당 인덱스를 바로 찾을 수
있기 때문에 매우 효율적으로 쿼리를 수행하게 된다.

[리스트3]에 나타나 있는 쿼리는 결과집합 중에서 특정 페이지를 매우 효율적이고, 단순한 방법으로 조회하
게 된다. 물론, GROUP BY나 HAVING 절을 추가하여 사용할 수도 있다.
쿼리를 좀 더 단순화하기 위해서 [리스트 4]와 같이 SELECT_WITH_PAGING 라는 저장 프로시저를 생성하여,
기능을 캡슐화하였다.

SELECT_WITH_PAGING 저장프로시저에는 fields_to_return (string), primary_key (string), table_name (string),
page_number (integer, default 1), page_size (integer), get_record_count (true/false), filter_conditions (string),
sort_columns (string), group_by (string)와 같은 매개변수(데이터형)가 입력되게 된다.

예를 들어 한 페이지당 레코드 수를 10개로 지정하고 Northwind 데이터베이스의 Order 테이블으로부터 주문일
자로 정렬하여 CustomerID, ShipName을 조회한 다음, 결과값 중 세번째 페이지를 조회하기 위해서는 다음 문
장을 실행하면 된다.

EXEC SELECT_WITH_PAGING 'CustomerID, ShipName', 'OrderID', 'Northwind.dbo.Orders', 3, 10,
1, '', 'OrderDate'

위의 쿼리를 실행하게 되면 입력된 조건에 따라 필터링되어 반환되는 전체 레코드 수가 두번째 레코드셋으로
반환된다. 전체 레코드 수는 사용자에게 전체 페이지 수를 표시하려고 할 때 유용하게 사용되며, 대부분의 경
우 사용자는 단순하게 이전페이지 또는 다음페이지로 표시되는 것보다는 전체 페이지 수 중에서 현재 조회하
고 있는 페이지의 번호를 표시하는 방법을 더 선호한다.
조건에 해당하는 전체 레코드 수를 조회하기 위해서 필자는 여섯번째 매개변수를 1로 설정하였다.
만약 여섯번째 매개변수를 설정하지 않으면 데이터베이스로부터 페이지당 레코드로 제한된 10개의 레코드만
을 반환하게 되기 때문에 전체 레코드 수가 몇 개인지는 알 수 없게 된다.

table_name 매개변수에는 두 개 또는 그 이상의 테이블에 대한 조인을 설정하는 문장이 올 수도 있고, 필요에
따라 서브쿼리도 올 수 있다.
예를 들어, 다음 두 문장은 table_name 매개변수에 모두 사용될 수 있다.

'Northwind.dbo.Orders A JOIN Northwind.dbo.Customers B ON A.CustomerID = B.CustomerID' '(SELECT *
FROM Northwind.dbo.Orders WHERE OrderDate > ''8/1/1996'') AS tbl'

이번 호의 기사에서 소개한 페이징 기법은 레코드의 수가 매우 많은 경우에 서버측 페이징을 처리하기 위해
매우 단순하고, 효율적으로 사용할 수 있으며, 필자의 경우에는 수백만 행이 포함되어 있는 테이블에 대해서
도 사용한 경험이 있다. 예를 들어 2천 5백만 레코드가 있는 테이블에 대해서 맨 처음 일부 페이지를 조회하
는 쿼리를 실행할 때, ADO RecordSet 페이징 기법을 사용했을 때에는 거의 40초가 걸렸으나 이번 호에 소개
한 저장프로시저를 사용한 경우에는 1초로 수행시간을 단축할 수 있었다.
이처럼 이번 호에 소개한 페이징 기법은 조회의 대상이 되는 데이터양이 많아서 ADO RecordSet 페이징 기법
을 사용하게 되면 성능상 문제가 발생할 수 있는 상황에서 유용한 대안으로 사용할 수 있다.


[리스트 1] ClientLocation 속성을 변경하는 코드
Dim objConn As ADODB.Connection
Dim objRS As ADODB.Recordset
' 연결 생성
Set objConn = New ADODB.Connection
objConn.Open "Driver=SQL Server; Server=localhost; Database=Northwind"
Set objRS = New ADODB.Recordset
　　　' 클라이언트측 커서를 사용하게 하는 옵션
objRS.CursorLocation = adUseClient
　　　' 서버측 커서를 사용하게 하는 옵션
　　　objRS.CursorLocation = adUseServer
objRS.Open "SELECT * FROM Orders", objConn, adOpenStatic,
adLockOptimistic
　　　' 이 문장은 페이징을 위해서 필요하지만, 서버측 커서를 사용하는 경우에는 에러의 원인이 된다.
　　　Debug.Print "Total records: " & objRS.RecordCount

[리스트 2] 정렬을 위한 조건절을 지정한 일반화된 페이징 쿼리
SELECT TOP page_size * FROM table WHERE primary_key NOT IN
(SELECT TOP page_size * (page_number - 1) primary_key FROM table
WHERE filter_conditions
ORDER BY sort_field)
AND filter_criteria
ORDER BY sort_field



[리스트 3] 기본키에 검색조건을 먼저 설정하는 일반화 쿼리
SELECT * FROM table WHERE primary key IN
(SELECT TOP page_size primary_key FROM table
WHERE primary_key NOT IN

(SELECT TOP page_size * (page_number - 1) primary_key FROM table
WHERE filter_conditions ORDER BY sort_field) AND filter_criteria
ORDER BY sort_field)
ORDER BY sort_field


[리스트 4] SELECT_WITH_PAGING 저장 프로시저
CREATE PROCEDURE SELECT_WITH_PAGING (
@strFields varchar(4000),
@strPK varchar(100),
@strTables varchar(4000),
@intPageNo int = 1,
@intPageSize int = NULL,
@blnGetRecordCount bit = 0,
@strFilter varchar(8000) = NULL,
@strSort varchar(8000) = NULL,
@strGroup varchar(8000) = NULL)
/* 매개변수에 따라 반환되는 결과값을 특정 페이지로 정의하거나 전체 행을 모두 반환할 수 있도록 설정한
다. */
AS
DECLARE @blnBringAllRecords bit
DECLARE @strPageNo varchar(50)
DECLARE @strPageSize varchar(50)
DECLARE @strSkippedRows varchar(50)
DECLARE @strFilterCriteria varchar(8000)
DECLARE @strSimpleFilter varchar(8000)
DECLARE @strSortCriteria varchar(8000)
DECLARE @strGroupCriteria varchar(8000)
DECLARE @intRecordcount int
DECLARE @intPagecount int
/* 페이징 조건 정규화 의미있는 페이징 조건이 입력되지 않은 경우, 페이징하지 않고 좀 더 효율적인 방법으
로 쿼리를 실행시키기 위해 blnBringAllRecords 플래그를 사용 */
IF @intPageNo < 1
SET @intPageNo = 1
SET @strPageNo = CONVERT(varchar(50), @intPageNo)
IF @intPageSize IS NULL OR @intPageSize < 1 ?- 페이징하지 않고 전체 행을 반환
SET @blnBringAllRecords = 1
ELSE
BEGIN
SET @blnBringAllRecords = 0
SET @strPageSize = CONVERT(varchar(50), @intPageSize)
SET @strPageNo = CONVERT(varchar(50), @intPageNo)
SET @strSkippedRows = CONVERT(varchar(50), @intPageSize * (@intPageNo - 1))
END
/* 정렬 및 필터링 조건 정규화 정렬 및 필터링 조건이 지정되지 않으면, 필터링이나 정렬작업이 수행되지 않
도록 하여 쿼리의 성능을 향상시킴.*/
IF @strFilter IS NOT NULL AND @strFilter != ''
BEGIN
SET @strFilterCriteria = ' WHERE ' + @strFilter + ' '
SET @strSimpleFilter = ' AND ' + @strFilter + ' '
END
ELSE
BEGIN
SET @strSimpleFilter = ''
SET @strFilterCriteria = ''
END
IF @strSort IS NOT NULL AND @strSort != ''
SET @strSortCriteria = ' ORDER BY ' + @strSort + ' '
ELSE
SET @strSortCriteria = ''
IF @strGroup IS NOT NULL AND @strGroup != ''
SET @strGroupCriteria = 'GROUP BY' + @strGroup + ' '
ELSE
SET @strGroupCriteria = ''
/* 실제 조회작업을 시작 */
IF @blnBringAllRecords = 1 -- 페이징 하지 않고 단순한 SELECT 문장만을 실행
BEGIN

EXEC (
'SELECT ' + @strFields + 'FROM' + @strTables + @strFilterCriteria +
@strGroupCriteria + @strSortCriteria
)
END -- 전체 레코드를 반환.
ELSE -- 지정된 페이지를 반환
BEGIN
IF @intPageNo = 1 -- 맨 처음 페이지를 찾기 때문에 서브쿼리가 없어서 가장 효율적으로 실

행된다.
EXEC (
'SELECT TOP' + @strPageSize + ' ' + @strFields + 'FROM' + @strTables +
@strFilterCriteria + @strGroupCriteria + @strSortCriteria
)
ELSE -- 특정 페이지를 선택하기 위해 서브쿼리 구조를 실행한다.
EXEC (
'SELECT' + @strFields + 'FROM' + @strTables + 'WHERE' + @strPK + 'IN' + '
(SELECT TOP' + @strPageSize + ' ' + @strPK + 'FROM' + @strTables +
' WHERE' + @strPK + 'NOT IN' + '
(SELECT TOP' + @strSkippedRows + ' ' + @strPK + 'FROM' + @strTables +
@strFilterCriteria + @strGroupCriteria + @strSortCriteria + ') ' +
@strSimpleFilter +
@strGroupCriteria +
@strSortCriteria + ') ' +
@strGroupCriteria +
@strSortCriteria
)
END -- 특정 페이지를 지정한 경우
/* 전체 레코드 수를 반환하도록 지정된 경우 */
IF @blnGetRecordCount = 1
IF @strGroupCriteria != ''
EXEC (
'SELECT COUNT(*) AS RECORDCOUNT FROM (SELECT COUNT(*) FROM' +
@strTables + @strFilterCriteria + @strGroupCriteria + ') AS tbl (id)
)
ELSE
EXEC (
'SELECT COUNT(*) AS RECORDCOUNT FROM' + @strTables + @strFilterCriteria

+ @strGroupCriteria)
GO

출처 : SQL2000 매거진