[SQL기본 및 활용] 2020년 SQLD 내용 정리 :: SQL 최적화 기본 원리 #3

<목차>

• NL JOIN

• Sort Merge JOIN

• Hash JOIN

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<< 조인 수행 원리 >>

* 조인이란 두 개 이상의 테이블을 하나의 집합으로 만드는 연산이다.

* SQL 문에서 FROM 절에 두 개 이상의 테이블이 나열될 경우 조인이 수행된다.

ex) A, B, C 테이블을 조인할 때, A와 B 테이블이 먼저 조인되고 조인된 결과와 C 테이블이 다시 조인되는 방식이다.

---> 이 때, 각 조인별로 다른 조인 기법을 사용할 수 있다.

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1. NL JOIN

* 프로그래밍에서 사용하는 중첩된 반복문(Nested Loop)과 유사한 방식으로 조인을 수행.

* 반복문에서 외부에 있는 테이블을 선행 테이블(Driving Table) 또는 외부 테이블(Outer Table)이라하고 하고, 반복문의 내부에 있는 테에블을 후행 테이블(Lookup Table) 또는 내부 테이블(Inner Table)이라고 한다.

 

A. 수행 방식

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음.

2. 선행 테이블의 조인 키 값을 가지고 후행 테이블에서 조인을 수행

3. 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 1번 작업 반복 수행

* 선행 테이블의 조건을 만족하는 행의 수가 많으면, 그 만큼 후행 테이블의 조인 작업이 반복된다.

   ---> 따라서 결과 행의 수가 적은 테이블을 조인 순서상 선행 테이블로 선택하는 것이 전체 일량을 줄일 수 있다.

   ---> NL JOIN은 랜덤 방식으로 데이터를 액세스하기 때문에 처리 범위가 좁은 것이 유리하다.

* 조인 칼럼에 적당한 인덱스가 있어서 NATURAL JOIN이 효율적일 때 사용된다.

* 유니크 인덱스를 활용하여 수행 시간이 적게 걸리는 소량 테이블을 조회하는 경우 유용하다.

 

NL JOIN

* 위 그림을 예로 수행 방식을 알아보자.

1. 선행 테이블에서 조건을 만족하는 첫 번째 행을 찾는다.

   ---> 이때 선행 테이블에 주어진 조건을 만족하지 않는 경우 해당 데이터는 필터링 됨.

2. 선행 테이블의 조인 키를 가지고 후행 테이블에 조인 키가 존재하는지 찾으러 간다. -- 조인 시도

3. 후행 테이블의 인덱스에 선행 테이블의 조인 키가 존재하는지 확인

   ---> 선행 테이블의 조인 키가 후행 테이블에 존재하지 않으면 선행 테이블 데이터는 필터링 됨.

4. 인덱스에서 추출한 레코드 식별자를 이용하여 후행 테이블 액세스

   ---> 인덱스 스캔을 통한 테이블 액세스. 후행 테이블에 주어진 조건까지 만족하면 해당 행을 추출 버퍼에 넣는다.

5. - 11. 앞의 작업을 반복한다.

* 추출 버퍼는 SQL 문의 실행 결과를 보관하는 버퍼로 일정 크기를 설정하여 추출 버퍼에 결과가 모두 차거나 더 이상 결과가 없어서 추출 버퍼를채울 것이 없으면 결과를 사용자에게 반환한다.

 

 

2. Sort Merge JOIN

* 조인 칼럼을 기준으로 데이터를 정렬하여 조인을 수행한다. NL JOIN은 주로 랜덤 액세스 방식으로 데이터를 읽는 반면에 Sort Merge JOIN은 주로 스캔 방식으로 데이터를 읽는다.

* 정렬할 데이터가 많아 메모리에서 모든 정렬 작업을 수행하기 어려운 경우에는 임시 영역을 사용하기 때문에 성능이 떨어질 수도 있다.

* 일반적으로 대량의 조인 작업에서는 Sort Merge JOIN 보다는 Hash JOIN이 성능상 유리하다.

* Sort Merge JOIN은 Hash JOIN과 달리 동등 조인 뿐만 아니라 비동등 조인에 대해서도 작업이 가능하다는 장점이 있다.

* 조인 조건의 인덱스의 유무에 영향을 받지 않으며, Driving Table의 개념이 중요하지 않다.

 

A. 수행 방식

Sort Merge JOIN

* 위 그림을 예로 수행 방식을 알아보자.

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음.

2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행. 1,2 작업을 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행.
   

3. 후행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음.

4. 후행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행. 3, 4 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행.

5. 정렬된 결과를 이용하여 조인을 수행하며 조인에 성공하면 추출 버퍼에 넣음.

* 조인 칼럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 칼럼의 인덱스가 존재하지 않는 경우에도 사용할 수 있다.

* 이미 정렬되었다면 정렬 작업은 발생하지 않을 수도 있다.

 

 

3. Hash JOIN

* Hash 기법을 이용한 조인 방법.

* 조인을 수행할 테이블의 조인 칼럼을 기준으로 해쉬 함수를 수행하여 서로 동일한 해쉬 값을 갖는 것들 사이에엇 실제 값이 같은지를 비교하면서 조인을 수행한다.

* NL JOIN의 랜덤 액세스 문제와 Sort Merge JOIN의 정렬 작업의 부담의 문제를 해결하기 위해 등장했다.

 

Hash JOIN

* 위 그림을 예로 수행 방식을 알아보자.

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음.

2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해쉬 테이블을 생성
   ---> 조인 칼럼과 SELECT 절에서 필요로 하는 칼럼도 함께 저장됨
   ---> 1, 2번 작업을 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행

3. 후행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음.

4. 후행 테이블의 조인 키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해당 버킷을 찾음
   ---> 조인 키를 이용해서 실제 조인될 데이터를 찾는다.

5. 조인에 성공하면 추출 버퍼에 넣음
   ---> 3 ~ 5번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해서 반복 수행

* Hash 조인은 조인 칼럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 칼럼의 인덱스가 존재하지 않을 때에도 사용할 수 있다.

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* 해쉬 함수를 통해 조인을 수행하기 때문에 '='로 수행하는 조인(동등 조인) 에서만 사용할 수 있다.

* 동일 한 값에 대해서 같은 해쉬 값을 보장한다.

* 해쉬 테이블은 메모리에 생성해야 한다.

   ---> 메모리에 적재될 수 있는 크기보다 커지면 임시 영역에 해쉬 테이블을 저장한다.

   ---> 해쉬 테이블의 크기를 작게 설정하기 위해 결과가 적은 테이블을 선행 테이블로 사용하는 것이 좋다.

 

 

 

 

출처www.dbguide.net/db.db?cmd=view&boardUid=148210&boardConfigUid=9&categoryUid=216&boardIdx=136&boardStep=1

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