SQL Server 2016 Yenilikleri - 1 (In-Memory DW - Updatable ColumnStore Indexes)

Bu sene SQL Server 2016 ile birlikte veritabanı dünyamıza heyecan veren yeni özellikler dahil oluyor. Microsoft'un son bir kaç senedir depar attığı Advenced Analytics ve Big Data konseptlerinin etkisini SQL Server ürününde de görmek bizleri mutlu ediyor.

Bazı özellikler önceki versiyonlardaki haline göre geliştirilmişken, bazı özellikler tamamen yeni. Özellikle önceleri sadece appliancelarda var olan Polybase engineı şimdi SQL Server'ın kurulabildiği tüm cihazlarda kullanılabilir durumda. Bu özellik büyük veri ile ilişkisel veritabanının birlikte çalışmasına olanak tanıyor. Hatta veritabanı ile çalışma alışkanlıklarınızı açık kaynakta olduğu gibi dramatik şekilde değiştirmenize gerek kalmadan bunu yapabiliyorsunuz.

SQL Server 2016'da bir çok etkileyici özellik mevcut. İşte bazıları;

• Open Source R desteği ile analitik çalışmalarınızı yaygın ve güçlü bir dille gerçekleştirmeniz artık mümkün. 
• Çok az maliyetle verilerinizi daima şifreli tutabilir ve sadece istediğiniz uygulamalarda şifresiz görüntüleyebilirsiniz.
• Alışkın olduğumuz SSRS ile DataZen bir araya geldi. Böylece hem klasik raporlama hem de Mobile raporlama yaparak bunları tek bir çatı altında toplamak artık mümkün.
• Geliştirilmiş In-Memory konsepti ile operasyonlarnıza ait verileri gerçek zamanlı olarak analiz edebilir ve raporlayabilirsiniz.

Biz de bu yazımızda In-Memory DW - Updatable ColumnStore Indexes yeniliklerine yoğunlaşacağız.

ColumnStore indexi SQL Server 2012 ile birlikte duymaya başladık. İlk olarak Update edilemeyen NonClustered ColumnStore index ile tanışmıştık. Sonra SQL Server 2014 ile birlikte Update edilebilir Clustered ColumnStore index ile tanıştık. Önceki verisyonlarda bir çok kısıt mevcuttu. 

Daha önceki yazımızda konu hakkında bir hayli bilgi vermiştik. ColumnStore indexler hakkında şu yazımızı incelemenizi tavsiye ederim:

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2014/02/sql-server-2014-in-memory-dw.html

Bu konuda bir de webcastimiz vardı:

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2014/06/bellek-ici-veriambar-inmemory-dw.html

Biz bu yazımızda daha çok yeni özelliklere yoğunlaşacağız.

ColumnStore indexler, RowStore indexlere göre açık ara performanslı. İstatistikler vermek gerekirse; 100 kata varan hız, 15 kata varan sıkıştırma elde etmek mümkün. Önceki yazımızda belirtiğimiz gibi 100 milyon satırın 30 dakika yerine 2 veya 3 saniyede elde edildiği referanslar arasında mevcut.

Bu performans farkını şu 3 özellik üzerinden önceki yazımızda açıklamıştık:

1. Fiziksel Yapısı : Genelde sorgularımız kolon bazlı olur. RowStore indexler tüm satırı indexlerken, ColumnStore indexler sadece ilgili kolonun verilerini indexler. RowStoreda kullanılan pagelerine yerine ColumnStoreda segmentler kullanılır ve segmentler yüksek sıkıştırma özelliği sayesinde çok daha az yer kaplar. Böylece tam olarak ColumnStore indexlerden istediğimiz veriler elimize ulaşır. RowStoredaki gibi ilgilenmediğim kolonların olduğu pagelerde vakit kaybedilmez.
2. Batch Mode : Normalde Query Optimizer verileri satır satır işler. Ancak gelen SQL Server 2012 ile birlikte bazı sorgu operatörleri bir grup satırı (çoğu zaman 900 satır) birlikte işleyebilecek şekilde tasarlanmıştır.
3. Segment Eleme: Sayısal ve tarihsel alanlarda işe yarayan bu özellik sayesinde sadece verdiğimiz aralıkta bulunan verilerin olduğu segmentlere gidilmektedir. Böylece daha az IO yapılır. Her bir segmentte minimum maksimum değerin metadata olarak tutulması buna imkan verir. Eğer istenen değer bu aralıkta değilse segment elenir. Sadece şartımıza uyan segmentler belirlenerek içeriği okunur.

Gelelim SQL Server 2016 ile birlikte karşımıza çıkan ColumnStore indexlere:

1. Performans farkını ortaya çıkaran yukarıdaki 3 özellik aynı şekilde işliyor. Buna ek olarak yeni Batch Mode çalışma desteği veren operatörler duyuruldu. Bunlar: SORT, COUNT/COUNT, AVG/SUM, CHECKSUM_AGG, STDEV/STDEVP, COUNT, COUNT_BIG, SUM, AVG, MIN, MAX, CLR, CHECKSUM_AGG, STDEV, STDEVP, VAR, VARP, GROUPING, LAG, LEAD, FIRST_VALUE, LAST_VALUE, PERCENTILE_CONT, PERCENTILE_DISC, CUME_DIST, PERCENT_RANK
2. Artık ColumnStore (Clustered,NonClustered) indexler update edilebiliyor. Yani veri girişi sırasında indexi kaldırmaya gerek kalmıyor.
3. Bu yeni versiyonla birlikte ColumnStore indexlerin bulunduğu tablolarda Pimary Key ve Foreign Key kullanılabilmektedir. (RC0'da test edecek olanlar PK'yı Heap üzerinde, FK'yı da ColumnStore indexten sonra tanımlamalılar.) PK oluşturken Clustered index otomatik oluşacaktır. Clustered yerine NonClustered oluşturalım ki Clustered ColumnStore index ile çakışmasın. Yani PRIMARY KEY NONCLUSTERED ifadesi ile PK oluşturulmalıdır. 
4. Clustered ColumnStore indexten sonra RowStore (btree) index tanımlamak daha önceki versiyonlarda mümkün değildi. SQL Server 2016 ile birlikte artık hem Clustered ColumnStore hem de birden fazla NonClustered RowStore index tanımlamak mümkün.
5. Yeri geldiği için hatırlatalım; bir tabloda tek bir Clustered (ColumnStore veya RowStore farketmez) index bulunabilir. Ayrıca bir tabloda birden fazla ColumnStore index tanımlanamaz.
6. Artık NonClustered ColumnStore indexler filtrelenerek daha efektif kullanılabilmektedi.
7. Clustered ColumnStore index, Memory Optimized (In-Memory OLTP) tablolarda tanımlanabilmektedir. (RC0'da test edecek olanlar önce Clustered ColumnStore indexi tanımlamalılar.)
8. Storege Engine seviyesinde yapılan bir diğer geliştirme ise Pushdown (Aggregate Pushdown, String Predicate Pushdown) özelliğidir. Bu özelliği şöyle açıklayalım; Önceki yazımızda da geçtiği üzere veriler segmentlere dönüştürlürken encoding bilgisinin tutulduğu Dictionary nesneleri de oluşur. Segmentler, Dictionary'da tutulan gerçek verilerin giriş numaralarını içerir. Bu teknik sayesinde tekrar eden verilerle ilgili ciddi sıkıştırma performansı elde edilebilir. İki tür Dictionary nesnesi vardır. Primary Dictionary : tüm segmentler tarafından kullanılır. Secondary Dictionary : Birden fazla segment (aynı kolona ait) tarafından paylaşılır. Her zaman Secondary Dictionary kullanılmayabilir. Bazı durumlarda devreye giren Pushdown özelliği sayesinde kritere uygun satırlar Dictionary seviyesinde taranır. Diğer satırlar segment seviyesinde taranır ve filtrelenir. Bu çalışma şeklinin performansı SQL Server 2014 ile karşılaştırıldığında sonuçlar şaşırtıcı derecede farklı olur.         

Aynı sorgu üzerinden testimizi gerçekleştirdiğimizde, SQL Server 2016 istenen sonuçları açık ara önde sunabiliyor.

ColumnStore indexlerin sorgulama performansını incelemek isterseniz şu linke bir göz atabilirsiniz:

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn935005.aspx

Sonuç olarak SQL Server 2016 versiyonu ile birlikte ColumnStore indexlerde hem performans bakımından hem de fonksiyonalite bakımından ciddi iyileştirmeler oldu. Diske bağımlılığın minimuma düşürülmesi hem operasyonel anlamda hem de analitik anlamda iş süreçlerine ciddi katkısı olmaktadır. Bu iyileştirmelerin yeni gelen diğer özelliklere de etkisi var. Sonuçlarını hep birlikte göreceğiz.

Veri Yönetimi Ekibi - SQL Server 2014 Bellek İçi Veriambarı - Web Semineri

SQL Server 2014 ile birlikte In-Memory başlığı alınta iki ayrı yenilik duyuruldu. Bunlar daha çok Insert, Update, Delete performansını şaşırtıcı derecede arttıran In-Memory OLTP ve daha çok Select performansını inanılmaz şekilde arttıran In-Memory DW.

In-Memory OLTP hakkında araştırma yapıyorsanız şu yazımıza da bir göz atmak isteyebilirsiniz:
http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2014/01/microsoft-sql-server-2014-ctp2.html

In-Memory DW'den kasıt ColumnStore indexlerdir. SQL Server bu index türü sayesinde klasik indexler (Clustered, Non-Clustered) gibi verileri satır bazlı değil de kolon bazlı olarak tutar. Böylece ihtiyacımız olan verilere ulaşmak için daha az page (segment) okuması yapılır. Böylece yüksek okuma performansı elde edilir. Bu konudaki gerçek dünya örneklerine bir yazımızda değinmiştik.

"Bank of Nagoya’dan direktör yardımcısı Atsuo Nakajima; SQL Server 2012 In-Memory ColumnStore’u kullanarak 100 milyonsatırı 30 dakika yerine artık 2 veya 3 saniyede elde edebildiklerini ifade etmiştir. Başka bir örnekte, star şemanın tercih edildiği bir veri ambarında, 2 milyar satır bulunun fact tablosu kullanılarak üretilen rapor önceden 18 saatte açılmaktayken, ColumnStore teknolojisi sayesinde aynı donanım üzerinde 5 dakikada açıldığı gözlemlenmiştir. Bir diğer örnekte ise; fact tablosunun tarandığı bir veri ambarından 17 dakikadan fazla sürede elde edilen sorgu sonucunun bu yeni index türü sayesinde 3 saniye civarında getirildiği tecrübe edilmiştir."

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2014/02/sql-server-2014-in-memory-dw.html

ColumnsStore indexleri ikiye ayrılır; SQL Server 2012 ile birlikte gelen Non-Clustered ColumnStore index ve SQL Server 2014 ile birlikte duyurulan Clustered ColumnStore index.

Son versiyonlarla birlikte gelen, veritabanını %27'lere kadar küçülten yüksek sıkıştırma teknolojisi ve 100 kata varan okuma performansı, inanılmaz sonuçlar elde etmeyi mümkün kılıyor.

Bu konu daha önce düzenlediğimiz bir web seminerine ait video kaydına göz atmak isterseniz şu linki kullanabilirsiniz:
http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2014/06/bellek-ici-veriambar-inmemory-dw.html

Veri Yönetimi ekibinde Kıdemli Danışman olarak görev alan Özgür Erecekler, ColumnStore index türünden, bu minvalde SQL Server 2014 ile birlikte gelen yeniliklerden ve önceki teknolojilere göre elde edilen avantajlardan bahsediyor olacak. İş zekası tarafında bir hayli deneyimi olan Özgür Erecekler'in bakış açısı ile bu konuları incelemek kaçırılmayacak bir fırsat.

10 Nisan 2015 - Cuma
11:00 - 12:00

Özgür Erecekler

Aşağıdaki link yardımıyla, seminer saatinden 10 dakika önce Live Meeting ile bağlanıp, online olarak katılım sağlayabilirsiniz.

https://msevents.microsoft.com/cui/EventDetail.aspx?culture=tr-TR&EventID=1032612200&IO=SZ9syfU0CRJivPIc715jdA%3d%3d

Duyurunun Orjinali:

SQL Server 2014 Bellek İçi Veri Ambarı

Bu web seminerinde; SQL Server 2014 ile birlikte gelen Clustered Column Store indexler anlatılacaktır. 10 Nisan 2015 - Cuma 11:00 - 12:00 Özgür Erecekler

Diğer web seminerlerine ulaşmak ve oturuma dahil olma yöntemini öğrenmek için şu linke bir göz atabilirsiniz:

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2015/01/veri-yonetimi-ekibi-microsoft-web.html

Bellek İçi Veriambarı (InMemory DW - ColumnStore) Web Semineri - (Video)

11 Haziran 2014 Çarşamba günü gerçekleştirdiğimiz web seminerinde Bellek İçi Veriambarı (In-Memory DW) konusuna odaklandık.

SQL Server 2014 ile birlikte duyurulan InMemory DW, Clustered ColumnStore Indexi işaret etmektedir.

ColumnStore index sadece SQL Server 2014 versiyonda duyduğumuz bir index türü değildir. İlk olarak SQL Server 2012 ile birlikte kullanıma sunulan Non-Clustered ColumnStore index sayesinde veriler artık RowStore ve ColumnStore olarak tutulabilir hale gelmiştir.

Bu web seminerinde ColumnStore formatı, SQL 2012 ile gelen Non-Clustered ColumnStore index ve SQL Server 2014 ile gelen Clustered ColumnStore index arasındaki farkları, Clustered ColumnStore indexin performans testlerini ve kullanım avantajlarını, ColumnStore Archive kullanımı ile ortaya çıkan yüksek sıkıştırma becerisini inceledik.

Önümüzdeki web seminerlerinde canlı ortamda buluşmak koşuluyla, katılamayan, kaydı bekleyen ve InMemory DW konusuna göz atmak isteyenlere keyifli seyirler dilerim.

http://www.youtube.com/watch?v=GH19petUjDY

Bellek İçi Veri Ambarı - InMemory DW (ColumnStore) Web Seminerini kaçırmayın!

SQL Server 2014 ile birlikte InMemory kapsamında iki çözüm duyuruldu. Bunlardan birisi InMemory OLTP diğer ise InMemory DW dir.

Biz bu web seminerinde In-Memory DW'ye odaklanıyor olacağız.

Bu teknolojinin ilk versiyonu SQL Server 2012 ile birlikte kullanıma sunuldu; Non-Clustered ColumnStore Index.

Klasik B-tree indexlerden çok daha farklı çalışan bu yeni index, veriambarı mantığında kullanılan sistemlerde 100 kata varan SELECT performansı vaad ediyor.

Microsoft bu yeni index türü üzerinde biraz daha geliştirme yaparak SQL Server 2014 ile birlikte Clustered ColumnStore indexi kullanıma sundu.

Artık ColumnStore Index sayesinde columnstore veriler hem güncellenebiliyor hem de yüksek sıkıştırma özelliği ile verilerinizin %27'lere kadar küçülmesini sağlıyor.

Özetle bu yeni teknoloji daha az disk alanı harcayıp, çok daha yüksek okuma performansı sunuyor. Hatta hesaplarınız ne kadar karmaşık, talep ettiğiniz satır miktarı ne kadar fazla olursa, normal indexlerle arasındaki performans farkı o kadar açılıyor.

Sistemlerinde okuma performansını arttırmak isteyenlerin bu web seminerini kaçırmamasını öneririm.

Etkinlik Tarihi :
11 Haziran 2014 Çarşamba - Saat 10:00

Bellek İçi Veri Ambarı
İlk olarak SQL Server 2012 ile birlikte duyurulan ColumnStore yapısı SQL Server 2014 te ile birlikte biraz daha zenginleşti. Bu sunumda okuma performansını etkileyici bir biçimde arttıran ColumnStore indexlere odaklanacağız.

Etkinlik için kayıt olun: 
https://msevents.microsoft.com/cui/EventDetail.aspx?culture=tr-TR&EventID=1032583319&IO=EMoQ04fFYzN7yFn5FnIieA%3d%3d

Seminerde görüşmek üzere,

SQL Server 2014 Yenilikleri - 4 (In-Memory DW - ColumnStore Index)

Yeni nesil teknolojiler, yüksek bellek ve daha çok çekirdekli güçlü işlem yeteneğine sahip modern donanımlar sayesinde veri işleme süratini günden güne arttırmaktadır. Microsoft, SQL Server ürününü bu trend doğrultusunda geliştirmekte ve hem analitik işlemler için hem de çekirdek veri tabanı işlemleri için In-Memory teknolojilerini ön plana çıkarmaktadır.

PowerPivot ve Analysis Services gibi analitik hizmetlerde kullanılan In-Memory teknolojisi geliştirilerek In-Memory OLTP ve In-Memory DW(ColumnStore Indexes) başlıkları ile veri tabanı motorlarında(Database Engine) da kullanıma sunulmuştur.

Önceki yazımızda daha çok INSERT, UPDATE, DELETE performansını arttırmak amacıyla geliştirilen In-Memory OLTP motorunun çalışma esaslarına değinmiştik. Şimdi ise SELECT performansını 10 kat, bazı durumlarda 100 kat arttırabilen ve In-Memory DW başlığı altında yer alan ColumnStore konseptini inceleyeceğiz.

SQL Server önceki versiyonlarında verileri sadece Heap ve B-tree yapılarda yönetmekteydi. SQL Server 2012 ile birlikte In-Memory kapsamına giren yeni bir index türü daha duyuruldu. Böylece çekirdek veri tabanı işlemlerinde de In-Memory teknolojisi kullanılabilir hale geldi.

Non-Clustered ColumnStore Index adıyla duyurulan bu index, verileri Heap ve B-tree yapıdakinden farklı olarak satır odaklı değil, kolon odaklı tutmaktadır. Bu yeni yaklaşım, birkaç kolonun fakat birçok satırın çağrıldığı sorgu sonuçlarının etkileyici hızda elde edilmesini sağladı. Hatta satır sayısı belli bir sınırı aştıktan sonra performans artışı çok daha fazla olmaktadır.

Bank of Nagoya’dan direktör yardımcısı Atsuo Nakajima; SQL Server 2012 In-Memory ColumnStore’u kullanarak 100 milyon satırı 30 dakika yerine artık 2 veya 3 saniyede elde edebildiklerini ifade etmiştir. Başka bir örnekte, star şemanın tercih edildiği bir veri ambarında, 2 milyar satır bulunun fact tablosu kullanılarak üretilen rapor önceden 18 saatte açılmaktayken, ColumnStore teknolojisi sayesinde aynı donanım üzerinde 5 dakikada açıldığı gözlemlenmiştir. Bir diğer örnekte ise; fact tablosunun tarandığı bir veri ambarından 17 dakikadan fazla sürede elde edilen sorgu sonucunun bu yeni index türü sayesinde 3 saniye civarında getirildiği tecrübe edilmiştir.

Sonuçlar oldukça etkileyici görünüyor. Fakat sayılar çok farklı olduğu için inandırıcı gelmemiş olabilir. Aldığımız sonuçlar özetle; işlemci çekirdek sayısına, memory büyüklüğüne, talep edilen satır sayısının belli bir sayıdan fazla olmasına ve sorguların veri ambarı benzeri(Star, SnowFlake şema dizaynlı)  sistemlerde kullanılanlar gibi olmasına bağlıdır. Son kısma bir açıklık getirmek gerekirse; tüm tablonun çağrıldığı bir sorgu performansı sizi etkilemeyecektir. Ancak daha az kolonun ve daha fazla satırda daha karmaşık işlemlerin yapıldığı gruplama sorgularının performansını görmek hoşunuza gidecektir.

ColumnStore index nasıl bir şey?

Fiziksel olarak bağımsız işlem gören kolonlar halinde, mantıksal olarak satır ve sütunlarla tablo şeklinde organize edilen veriye columnstore denir. Verileri bu formatta depolayan ve yöneten yeni index türüne ise ColumnStore index adı verilmektedir.

ColumnStore index verileri, sıkıştırır ve segment adı verilen kolon odaklı parçalar halinde depolayıp yönetir. Sorgulama sırasında Query Optimizer columnstore indexleri mi yoksa diğer indexleri mi kullanacağına kendisi karar verir. Elbette çeşitli sorgu hintleri kullanarak index kararlarına müdahil olmak mümkündür.

ColumnStore indexin temel yapısı şu şekildedir.

Bu yapıda yaklaşık her 1 milyon satır “row grup”lara bölünür. Row gruplar içerisinde ayrı ayrı sıkıştırılan ve kodlanan paralel kolonlar “segment”leri oluşturur. Segmenler disk ile memory arasında transfer olan birimlerdir. Bu resimde A,B,C kolonlarından oluşan satırlar 3 “row group”a ve toplamda 9 “segment”e bölünmüştür. Bu “segment”ler hakkında satır sayısı, büyüklük ve maksimum, minimum değerler için metadata bilgisi directoryde tutulmaktadır. Segmentler ve encoding bilgisinin tutulduğu “dictionary” disk pagelerine blob(LOB) nesneleri olarak kaydedilir.

Veriler talep edildiğinde “segment” ve “dictionary”ler memoryden gelir. Ancak bunun için buffer cache değil direk adjacent(bitişik) memory pageler kullanılır. Dolayısıyla page split derdi olmamaktadır.

Row group, segment ve dictionary hakkındaki bilgileri şu sorgularla inceleyebilirsiniz.

Performansı bu kadar arttıran şey nedir?

Bunu genel olarak şu 3 başlık altında inceleyebiliriz:

1-      Fiziksel yapı:

Heap ve B-tree yapıda veriler sıkıştırılmadan pagelerde satır odaklı tutulmaktadır. Yani indexlenen her kolon sorguda istenmese de getirilen pagelerde yer alır. Columnstore yapıda ise veriler sıkıştırılarak segmentlerde kolon odaklı tutulur. Yani istediğiniz kolonlar için sadece o kolonun bilgisinin bulunduğu segmentler çağrılır. Bazı segmentler diğerlerinden fazla sıkıştırılabilmektedir. 

Çoğu zaman sorgularımızda kullandığımız kolonlar indexlediğimiz kolonlardan daha az sayıda olmaktadır. Özetle B-tree yapıda istediğimiz kadar veriyi elde etmek için daha fazla page okumamız gerekirken columnstore yapıda çok daha az segment okuması yaparak aynı sonuca ulaşabilmekteyiz.

2-      Batch Mode işleme:

SQL Server sorgu operatörleri geleneksel olarak tek seferde bir satır işlemektedir. Yani sürekli “row mode”da çalışmaktadır. Columnstore ile birlikte tek seferde bir grup(batch) satır işleyen yeni operatörler getirildi (genellikle 900 satıra kadar çıkar). Bu özellik yoğun hesap gerektiren işlemden geçecek binlerce satırın daha yüksek hızda elde edilmesini sağlamaktadır. Scan, filter, Project, hash(inner) join ve (local)hash aggregation SQL Server 2012’de “batch mode”u destekleyen sorgu operatörleridir.

Query Optimizer row mode veya batch mode tercihini şu şekilde yapar; binlerce satır filtreleme, birleştirme, gruplama ve yoğun hesapların olduğu işlemlerden geçmesi gerektiğinde batch modeu tercih eder, daha az veride ve batch modu desteklemeyen sorgu operatörleri kullanıldığında row modeu tercih eder.

Aşağıdaki örnekte Musteri2 tablosunda ColumnStore index kullanıldı fakat Musteri3 tablosunda herhangi bir index kullanılmadı. Musteri 3 tablosunda aynı filtre için çok daha az sonuç getirecek kadar veri olmasına rağmen(2 milyona 30 bin) çalışma modundan(row-batch) dolayı ColumnStore indexli tabloya yapılan sorgunun diğer sorgu karşında sisteme olan maliyeti %6 da kalmış durumda.

3-      Segment eleme:

Bu özellik sayısal ve tarihsel alanlarda işe yaramaktadır. Filtre ve join gibi işlemlerde devreye giren bu özellik sayesinde storage engine sadece gerekli segmentleri diskten okur. Diğer segmentleri atlar.

Aşağıdaki örnekte 20080631 değerinden büyük olan OrderDateKey’ler sadece 0 segmentinde bulunmaktadır. Bu sebeple diğer segmentler elimine edilerek sadece 0 segmenti diskten okunacaktır.

Kaç çeşit ColumnStore index vardır?

İki çeşit ColumnStore Index bulunmaktadır. İkisini de ara yüz yardımıyla oluşturmak mümkündür. Ancak uzun sürebilecek indexleme işlemleri için kodlarla çalışmayı tavsiye ederim.

Bu indexler neler bir göz atalım:

1-      Non-Clustered ColumnStore index:

Bu index türü SQL Server 2012 ile birlikte duyuruldu.

Bir tabloda tek bir non-clustered columnstore index olabilir. Fakat diğer B-Tree indexler tablo üzerinde yer alabilir. Tabloda constraintler tanımlanabilir. Primary ve Foreign Keyler kullanılabilir.

Ancak non-Clustered Columnstore indexin tanımlığı olduğu tablolarda yalnızca okuma işlemi yapılabilmektedir. Insert, Update, Delete işlemi yapabilmek için öncelikle bu indexin kaldırılması veya disable edilmesi gerekir. Sonra rebuild edilebilir.

Şu şekilde oluşturabiliriz.

CREATE NONCLUSTERED COLUMNSTORE INDEX IndexAdi ON TabloAdi

(

     Col1,

     Col2

)

Okuma performansını etkileyici bir biçimde arttıran bu indexten dolayı tablonun güncellenememesi maalesef ciddi bir problem olabilmektedir. Sırf bu sebeple kısa aralıklarla güncellenen sistemlerde bu index türü tercih edilmemektedir.

Nihayet yapı biraz daha geliştirildi ve yeni versiyonla birlikte Clustered ColumnStore adında update edilebilir bir columnstore index türü daha duyuruldu.

Şimdi asıl konumuz olan bu Clustered ColumnStore indexe odaklanalım.

2-      Clustered ColumnStore index:

SQL Server 2014 ile birlikte gelecek olan bu index tüm tabloyu depolar ve bir tabloda hem tek bir clustered index tanımlanabilir hem de sonrasında başka hiçbir index tanımlanmasına izin verilmez. Açıkçası başka bir indexe artık ihtiyaç kalmayacaktır.

Clustered ColumnStore indexin en büyük getirilerinden birisi; tanımlandığı tablo üzerinde insert, update, delete işlemlerinin yapılabiliyor olmasıdır.

Bu işlemlerin yapılabilmesi için ek iki bileşene daha ihtiyaç duyulmuştur. Bunlar insert edilen kayıtların belli bir sayıya kadar tutulduğu Delta Store, diğeri ise silinen satırların silindi diye işaretlenebilmesi için row ID’lerinin tutulduğu Deleted Bitmap dir. Her ikisi de verileri B-Tree yapıda barındırır.

Updateable Clustered ColumnStore index nasıl çalışıyor?

Insert: öncelikle insert edilen satırlar row grupun alabileceği maksimum satır sayısına ulaşana kadar Delta Store da bekletilir. Maksimum satır sayısına ulaşan her grubun durumu CLOSED olarak işaretlenir. Tuple Mover adı verilen bir arka plan işlemi default olarak her 5 dakikada bir devreye girerek CLOSED durumundaki satır gruplarını segmentlere bölüp sıkıştırır ve columnstore yapıya ekler. Sonra row groupların durumu COMPRESSED olarak belirtilir.

Bulk Load: 100 bin satırdan daha az veriler Delta Store da tutulur. Daha fazlası 1milyon satırı bir arada tutan row grouplar halinde direk columnstore yapıya eklenir.

Delete: silinen satırların satır ID leri Deleted Bitmapde tutularak satırlar silindi diye işaretlenmiş olur.

Update: bu işlem insert ve delete işleminin birleşimidir.

Clustered Columnstore index şu kodlarla oluşturulabilmektedir.

CREATE CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX IndexAdi ON tabloAdi

Okuma performansı ne durumda?

Yazımın başında bazı gerçek hayat örnekleri vermiştim. Bu sonuçlar oldukça etkileyiciydi. Şimdi ise ek olarak az önce kendi bilgisayarımda basitçe denediğim bir örneği sizlerle paylaşmak istiyorum.

Gelen satır sayısı çok az olmasına(34) yani row mode da çalışılmasına rağmen. 5 milyon satırlık fact tablosu üzerindeki toplama işlemi normalde 28 saniyede tamamlanırken Clustered ColumnStore index sayesinde 1 saniyede tamamlandı. Daha fazla satırda ve daha karmaşık işlemlerde aradaki fark iyice açılacaktır.

Ekleme ve Silme Performansları ne durumda?

Silme performansı B-tree yapıya göre daha yüksek. Çünkü B-tree yapıda veriler pagelerden gerçekten siliniyor(daha fazla storage işlemi) ve loga daha fazla kayıt giriliyor. columnstore yapıda ise sadece Deleted Bitmap de silindi diye işaretleniyor. 

Kayıt girme esnasında ise veriler anında sorgulanabiliyor. Bunu sürekli kayıt giren bir sonsuz döngü açarak test edebilirsiniz. Bu esnada yeni kayıtları hızla elde edebildiğinizi göreceksiniz. Tabi ki daha sonra Tuple Moverın girilen verileri columnstore yapıya eklemek için arka planda çalışması gerekecektir.

Veri sıkıştırma(Compression) özelliği ne kadar etkili?

Normalde tablo veya partitionlarda page ve row sıkıştırma özelliği mevcuttur. Eğer bir tabloda Clustered ColumnStore index tanımlanırsa bu tablonun sıkıştırma tipi “Columnstore” olur. 

Eğer daha yüksek sıkıştırmaya ihtiyacımız olursa Columnstore_Archive özelliğini kullanabiliriz. Bu sayade 15 kata varan sıkıştırma sonuçları elde edilebilir. Bu oran elbette veri tekrarına ve veri tiplerine bağlıdır. Ayrıca okuma ve yazma işlemleri sırasında CPU yükünün artacağı da göz önünde bulundurulmalıdır. Columnstore_Archive sıkıştırma tipi okuma işleminin nadir olduğu yazma işleminin de neredeyse hiç olmadığı arşiv verilerinden yer kazanmak için tercih edilmelidir.

Aşağıdaki grafikte 101 milyon satırlık bir tablo, index ve uygulanan sıkıştırma tipleri ile ilgili bazı sonuçlar yer almaktadır.

Bu sonuçlar üzerinde biraz konuşalım.

5 GB lık tablo üzerinde index tanımladığımızda 19.7 GB alanı rezerve etmek zorunda kalabiliyoruz. Bu durumda Page compression uygulasak bile 10.9 GB’a düşülebiliyor.

Üzerinde index bulunmayan bu tabloyu page compression ile sıkıştırırsak 1GB yer kazanabiliyoruz ancak bu yaklaşım okuma performansımıza hiçbir katkı sağlamayacaktır.

Tablo üzerinde tanımladığımız Non-Clustered ColumnStore index bir miktar daha yer kaplayarak alan ihtiyacını 6.9GB’a çıkartmış durumda.

Aynı tablo üzerinde Clustered ColumnStore index tanımlarsak. Tüm veri 1.8 GB’a sıkıştırılabilir.

Biraz daha fazla alan kazanmak için ColumnStore_Archive tercih edilebilir. Bu işlemi bir tablo için şu kod yardımıyla yapabiliriz.

ALTER TABLE TabloAdi

REBUILD WITH (DATA_COMPRESSION=COLUMNSTORE_ARCHIVE)

Benim yaptığım bir örnekte 2 milyon satırlık ve 105 MB’lık bir tablo ColumnStore sıkıştırma tipi ile 10 MB’a, ColumnStore Archive sıkıştırma tipi ile 4MB’a kadar indi.  Örneğimizde 101MB’lık yer kazanmış olduk.

Bu sıkıştırma teknolojileri veri tabanı boyutunu %27’lere kadar düşürebilmektedir.

Artık diğer indexleri kullanmamıza gerek kalmadı diyebilir miyiz?

Tabi ki hayır, Clustered columnstore index tanımlanacak tablo üzerinde trigger tanımlanmamış olması gerekir. XML, varbinary gibi veri tiplerine destek verilmemektedir. Primary Key, Foreign Key ve başka indexlerle birlikte kullanılamamaktadır. Yani bu ve benzeri gereksinimler olduğu sürece hala diğer indexlere ihtiyacımız var demektir.

Ne tür sistemler için uygundur?

Verinin daha az yazılıp çok defa okunduğu sistemlerde, karmaşık filtreleme ve gruplama işlemlerinin yapıldığı büyük ölçekli verilerde, star ve snowflake şema dizaynı benimsenmiş fact ve dimension tablolarından oluşan veri ambarlarında kullanılması uygundur.

İncelediklerimizi bir özetlemek gerekirse;

SQL Server 2014 ile birlikte In-Memory DW olarak adlandırılan ColumnStore yapının temelleri PowerPivot ile analitik sistemlerde atılmıştı. Bu teknoloji SQL Server 2012 ile birlikte tabular ile yine analitik sistemde ve Non-Clustered ColumnStore index ile çekirdek veri tabanı sisteminde kendini gösterdi. Tanımlandığı tabloyu sadece read-only erişime açan non-clustered columnstore index güncelleme işlemlerinde ayak bağı olabilmekteydi. Biraz daha geliştirilen ColumnStore yapısı, SQL Server 2014‘te kullanıma sunulacak olan Clustered ColumnStore index ile birlikte güncelleme işlemlerinin yapılabilmesini mümkün hale getirdi. Bu sayede In-Memory daha geniş sistemlerde kullanılabilir hale geldi diyebiliriz.

In-Memory DW başlığı altında incelediğimiz bu yapı sayesinde 100 kata varan hız, 15 kata varan sıkıştırma elde edebiliyoruz. Kısıtları ile barışık bir sisteme uygulanırsa donanım değişikliğine gitmeye gerek kalmadan kısa sürede kullanıcılarının yüzünü güldüreceğe benziyor.