TIL. 168 SQL 최적화 기본원리 (조인 수행 원리)

조인수행원리

조인이란 두 개 이상의 테이블을 하나의 집합으로 만드는 연산

조인 연산은 두 테이블 사이에서 수행된다.

FROM절에 A, B, C라는 세 개의 테이블이 존재하더라도 세 개의 테이블이 동시에 조인이 수행되는 것이 아니라, 세 개의 테이블 중에서 먼저 두개의 테이블에 대해 조인이 수행되고 그 수행된 조인 결과와 나머지 테이블 사이에서 조인이 수행된다. 이러한 작업은 FROM 절에 나열된 모든 테이블을 조인할 때까지 반복 수행된다.

A->B->C , A->C->B 이런 순서로 조인이 실행될 수 있음

테이블 또는 조인 결과를 이용하여 조인을 수행할 때 조인 단계별로 다른 조인 기법을 사용할 수 있다.

NL Join

NL Join은 프로그래밍에서 사용하는 반복문과 유사한 방식으로 조인을 수행한다.

반복문 외부에 있는 테이블을 선행테이블 또는 외부 테이블(Outer Table)이라고 하고,

반복문 내부에 있는 테이블을 후행테이블 또는 내부 테이블(Inner Table)이라고 한다.

FOR 선행테이블 읽음 -> 외부테이블(Outer Table)

FOR 후행테이블 읽음 -> 내부 테이블(Inner Table)

(선행 테이블과 후행 테이블 조인)

먼저 선행테이블의 조건을 만족하는 행을 추출하여 후행 테이블을 읽으면서 조인을 수행한다.

이 작업은 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행의 수만큼 반복 수행한다.

NL Join에서는 선행 테이블의 조건을 만족하는 행의 수가 많으면, 그 만큼 후행 테이블의 조인 작업은 박복 수행된다. 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 좁은것이 유리하다.

NL Join 작업 방법

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음

2. 선행 테이블의 조인 키 값을 가지고 후행 테이블에서 조인 수행

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

1. 선행테이블에서 조건을 만족하는 첫 번째 행을 찾음 -> 이때 선행 테이블에 주어진 조건을 만족하지 않는 경우 해당 데이터는 필터링 됨

2. 선행테이블의 조인키를 가지고 후행 테이블에 조인키가 존재하는지 찾으러감 -> 조인시도

3. 후행 테이블의 인덱스에 선행테이블의 조인 키가 존재하는지 확인 ->존재하지 않으면 필터링

4. 인덱스에서 추출한 레코드 식별자를 이용하여 후행 테이블을 엑세스 -> 인덱스 스캔을 통한 테이블 액세스 후행 테이블에 주어진 조건까지 모두 만족하면 해당 행을 추출버퍼에 넣음

5~11앞의 작업을 반복 수행

=> 성공하면 바로 조인 결과를 사용자에게 보여 줄 수 있다. 그래서 결과를 가능한 빨리 화면에 보여줘야 하는 온라인 프로그램에 적당한 조인 기법

Sort Merge Join

Sort Merge Join은 조인 컬럼을 기준으로 데이터를 정렬하여 조인을 수행한다.

NLJoin => 랜덤 엑세스

Sort Merge Join => 스캔 방식

Sort Merge Join은 랜덤 엑세스로 NL Join에서 부담이 되던 넓은 범위의 데이터를 처리할 때 이용되던 조인 기법이다.

그러나 Sort Merge Join은 정렬할 데이터가 많아 메모리에서 모든 정렬 작업을 수행하기 어려운 경우에는 임시 영역(디스크)를 사용하기 때문에 성능이 떨어질 수 있다. (일반적으로 대량의 조인작업에서 정렬 작업을 필요로 하는 Sort Merge Join보다 CPU 작업 위주로 처리하는 Hash Join이 성능상 유리하다. 그러나 Sort Merge Join은 비동등 조인에 대해서도 조인 작업이 가능하다는 장점이 있다.)

1. 선행테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음

2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행 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 정렬 작업을 수행 3~4번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든행에 대해 반복 수행

5. 정렬된 결과를 이용하여 조인을 수행하며 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음

Sort Merge Join

Sort Merge Join은 조인 컬럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 컬럼의 인덱스가 존재하지 않을 경우에도 사용할 수 있는 조인 기법Hash JoinHash Join은 해싱 기법을 이용하여 조인을 수행한다.

조인을 수행할 테이블의 조인 컬럼을 기준으로 해쉬 함수를 수행하여 서로 동일한 해쉬 값을 갖는 것들 사이에서 실제 값이 같은지를 비교하면서 조인을 수행Hash Join은 NL Join의 랜덤 엑세스 문제점과 Sort Merge Join의 문제점인 정렬 작업의 부담을 해결하기 위한 대안으로 등장

1. 선행테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음

2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행 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 정렬 작업을 수행 3~4번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든행에 대해 반복 수행

5. 정렬된 결과를 이용하여 조인을 수행하며 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음

Sort Merge Join은 조인 컬럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 컬럼의 인덱스가 존재하지 않을 경우에도 사용할 수 있는 조인 기법

Hash Join

Hash Join은 해싱 기법을 이용하여 조인을 수행한다.

조인을 수행할 테이블의 조인 컬럼을 기준으로 해쉬 함수를 수행하여 서로 동일한 해쉬 값을 갖는 것들 사이에서 실제 값이 같은지를 비교하면서 조인을 수행

Hash Join은 NL Join의 랜덤 엑세스 문제점과 Sort Merge Join의 문제점인 정렬 작업의 부담을 해결하기

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음

2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해쉬 테이블 생성 -> 조인 컬럼과 SELECT 절에서 필요로 하는 컬럼도 컬럼도 함께 저장 1~2번 작업을 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행

3. 후행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음

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

5. 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음

HashJoin은 인덱스가 존재하지 않는 경우에도 사용할 수 있는 조인 기법이다.

해쉬 함수를 이용하여 조인을 수행하기 때문에 "="로 수행하는 조인 즉, 동등 조인에서만 사용할 수 있다.

생성된 해쉬 테이블의 크기가 메모리에 적재할 수 있는 크기보다 커지면 임시 영역(디스크)에 해쉬 테이블을 저장한다. 때문에 결과 행의 수가 적은 테이블을 선행 테이블로 사용하는 것이 좋다.

선행 테이블의 결과를 완전히 메모리에 저장할 수 있다면 임시 영역에 저장하는 작업이 발생하지 않기 때문이다.

출처: https://cornswrold.tistory.com/84?category=777471 [평범한개발자노트:티스토리]