[SQLD] 31. 조인 수행 원리

제 3절 조인 수행 원리

  조인이란 두 개 이상의 테이블을 하나의 집합으로 만드는 연산이다. SQL 문에서 FROM 절에 두 개 이상의 테이블이 나열될 경우 조인이 수행된다. 조인 연산은 두 테이블 사이에서 수행된다. 만일 FROM 절에 A, B, C 테이블을 조인할 경우, A,B를 먼저 조인하고 그 결과와 C를 조인하게 되는 과정을 거친다. 또한 각 조인을 수행할 때 기법을 달리하여 수행할 수 있다. 대표적인 조인 기법은 세가지가 있다.

- NL Join

- Sort Merge Join

- Hash Join

1. NL Join

- NL Join은 프로그래밍에서 사용하는 중첩된 반복문과 유사한 방식으로 조인을 수행

- 반복문의 외부에 있는 테이블을 선행 테이블 또는 외부 테이블(Outer Table)이라 함

- 반복문 내부에 있는 테이블을 후행 테이블 또는 내부 테이블(Inner Table)이라고 함

- 선행 테이블의 조건을 만족하는 행을 추출하여 후행 테이블을 읽으면서 조인을 수행

- 결과 행의 수가 적은(처리 주관 범위가 좁은) 테이블을 조인 순서 상 선행 테이블로 선택하는 것이 전체 일량을 줄일 수 있음

- 랜덤 방식으로 데이터를 액세스

- 추출버퍼(= 운반단위, Array Size, Prefetch Size)는 SQL문의 실행 결과를 보관하는 버퍼

- 선행 테이블에 사용 가능한 인덱스가 존재한다면 인덱스를 통해 선행 테이블을 액세스 할 수 있음

- 조인 성공 시 바로 조인 결과를 사용자에게 보여줄 수 있음, 온라인 프로그램에 적절

NJ Join의 동작 원리

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. 선행 테이블에서 조건을 만족하는 첫 번째 행을 찾음

2. 선행 테이블의 조인 키를 가지고 후행 테이블에 조인 키가 존재하는지 찾음

3. 후행 테이블의 인덱스에 선행 테이블의 조인 키가 존재하는지 확인

4. 인덱스에서 추출한 레코드 식별자를 이용하는 후행 테이블을 액세스

5~11. 앞의 작업을 반복 수행

2. Sort Merge Join

- Sort Merge Join은 조인 칼럼을 기준으로 데이터를 정렬하여 조인을 수행

- NL Join은 랜덤 액세스 방식, Sort Merge Join은 스캔 방식 사용

- 정렬할 데이터가 많은 경우 임시 영역(디스크)을 사용하기 때문에 성능이 떨어질 수도 있음

- 대량의 조인 작업은 CPU 작업 위주로 처리하는 Hash Join이 성능상 유리

- Hash Join과는 달리 동등 조인 뿐만 아니라 비동등 조인에 대해서 조인 작업 가능

- 조인 칼럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 칼럼의 인덱스가 존재하지 않을 경우에 사용가능

- 수행 도중 정렬 작업이 미리 수행되었다면 조인을 위한 정렬작업이 발생되지 않을 수도 있음

Sort Merge Join의 동작 원리

1. 선행 테이블에서 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 모든 행에 대해 반복 수행

5. 정렬된 결과를 이용하여 조인을 수행하며 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음

3. Hash Join

- Hash Join은 해슁 기법을 이용하여 조인을 수행

- 조인을 수행할 테이블의 조인 칼럼을 기준으로해쉬 함수를 수행하여 서로 동일한 해쉬 값을 갖는 것들 사이에서 실제 값이 같은지를 비교하면서 조인을 수행

- Hash Join은 NL Join의 랜덤 액세스 문제점과 Sort Merge Join의 문제점인 정렬 작업의 부담을 해결

- 조인 칼럼의 인덱스를 사용하지 않기 때문에 조인 칼럼의 인덱스가 존재하지 않을 경우 사용 가능

- 동등 조인에서만 사용 가능

- 해쉬 함수를 적용한 값은 어떤 값으로 해슁될 지 알 수 없음

- 해쉬 테이블을 메모리에 생성해야하고, 크기가 클 경우 임시 영역에 저장하기 때문에 결과 행의 수가 적은 테이블을 선행 테이블로 사용하는 것이 좋음

- 먼저 해쉬 테이블을 생성하는 선행 테이블(Build Input), 해쉬 테이블에 대해 해쉬 값의 존재 여부를 검사하는후행 테이블(Prove Input)로 이루어짐

Hash Join의 동작 원리

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 조인키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해당 버킷을 찾음

(조인 키를 이용해서 실제 조인될 데이털르 찾음)

5. 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음

3~5번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해서 반복 수행