06.I/O 효율화 원리 - 03. Single Block vs. Multiblock I/O

I/O Call 수행원리에 대해서 살펴보겠습니다. Call통계를 보면 버퍼캐시에서 query + current 의 개수로 블록을 읽고, disk 항목으로 디스크에서 읽었다는 것을 확인할 수 있습니다. 만약 디스크에서 읽은 블록 개수가 64개라고 해서 I/O Call까지 64번 발생했음을 의미하지는 않습니다. 64번일 수도 있고, 그보다 작을 수도 있습니다.
읽고자 하는 블록을 버퍼 캐시에서 찾지 못했을 때, I/O 를 통해 데이터파일로부터 버퍼 캐시에 적재하는 방식에는 두가지 방식이 있습니다.
Single Block I/O는 말 그대로 한번의 I/O Call에 하나의 데이터 블록만 읽어 메모리에 적재하는 것을 말합니다. 인덱스를 통해 테이블을 액세스 할 때는, 기본적으로 인덱스와 테이블 블록 모두 이 방식을 사용합니다.
Multi Block I/O는 I/O Call 시점에 인접한 블록들을 같이 읽어 메모리에 적재하는 것을 말합니다. 오라클 블록 상이즈가 얼마건 간에 OS단에서는 보통 1MB(1,024KB)단위로 I/O를 수행합니다. 한번 I/O할때 1MB 크기의 그릇을 사용하는 것이므로 테이블 full scan처럼 물리적으로 저장된 순서에 따라 읽을 때는 그릇이 허용하는 범위 내에서 인접한 블록들을 같이 읽는 것이 유리합니다. ‘인접한 블록’이란 한 익스텐트 내에 속한 블록들을 말합니다. 달리 말하면 MultiBlock I/O방식으로 읽더라도 익스텐트 범위를 넘지 못한다는 뜻이기도 합니다.
Multiblock I/O단위는 db_file_multiblock_read_count 파라미터에 의해 결정됩니다. 파라미터가 16이면 한번에 16개의 블록을 최대 버퍼 캐시에 저장합니다. 대게 OS 단위에서 I/O 단위가 1MB이므로 db_block_size가 8,192일 때는 최대 설정할 수 있는 값은 128이 됩니다. 이 파라미터를 128이상으로 설정하더라도 OS가 허용하는 I/O단위가 1MB면 1MB만 읽습니다.

인덱스 블록간 논리적 순서는 물리적으로 데이터파일에 저장된 순서와 다릅니다. 인덱스 블록간 논리적 순서란, 인덱스 리프 블록끼리 이중 연결 리스트 구조로 연결된 순서를 말합니다. 물리적으로 한 익스텐트에 속한 블록들을 I/O Call 발생 시점에 같이 적재해 올렸는데, 그 블록들이 논리적 순서로는 한참 뒤쪽에 위치할 수 있습니다. 그러면 그 블록들은 실제 사용되지 못한 채 버퍼 상에서 밀려나는 일이 생길 수 있습니다. 하나의 블록을 캐싱하려면 다른 블록을 밀어내야 하는데, 이런 현상이 자주 발생한다면 버퍼 캐시 효율만 떨어뜨리게 됩니다. 따라서 인덱스 스캔 시에는 SIngle Block I/O방식으로 읽는 것이 효율적입니다.
Index Range Scan 뿐 아니라 Index Full Scan시에도 논리적인 순서에 따라 Single Block I/O방식으로 읽습니다. 인덱스의 논리적 순서를 무시하고 물리적인 순서에 따라 읽는 스캔 방식이 있는데, 이를 ‘Index Fast Full Scan’이라고 합니다. 이때는 Table Full Scan과 마찬가지로 Multiblock I/O방식을 사용하며, 한 번에 읽을 수 있는 최대 블록 수도 똑같이 db_file_multiblock_read_count파라미터에 의해 결정됩니다.

서버프로세스는 디스크에서 블록을 읽어야 하는 시점마다 I/O서브시스템에 I/O요청을 하고 대기 상태에 빠지는데, 이때 발생하는 대표적인 대기 이벤트가 두개 있습니다.
db file sequential read : Single Block I/O방식으로 I/O요청할때 발생
db file scattered read : Multiblock I/O 방식으로 I/O요청할때 발생
대량의 데이터를 Multiblock I/O방식으로 읽을 때 Single Block I/O보다 성능상 유리한 것은 I/O Call 발생횟수를 그만큼 줄여주기 때문입니다.
10g부터는 Index Range Scan 또는 Index Full Scan일때도 Multiblock I/O방식으로 읽는 경우가 있는데, 테이블 액세스 없이 인덱스만 읽고 처리할 때가 그렇습니다.인덱스를 스캔하면서 테이블을 Randdom액세스할 때는 9i이전 방식과 동일하게 테이블과 인덱스 모두 Single block I/O방식으로 읽습니다.
Single block I/O방식으로 읽은 블록들은 LRU리스트 상 MRU(end)쪽으로 연결되므로 한번 적재되면 버퍼 캐시에 비교적 오래 머뭅니다. 하지만 Multiblock I/O방식으로 읽은 블록들은 LRU리스트에서 LRU(end)쪽에 연결되므로 적재되고 얼마 지나지 않아 버퍼 캐시에서 밀려납니다.
따라서 대량의 Full Scan을 했다고 해서 사용빈도가 높은 블록들이 버퍼 캐시에서 모두 밀려날 것을 우려하지 않아도 됩니다.