[SQL] 조인 수행 원리 (NL, Hash, Sort Merge Join)

NL JOIN

외부에 있는 테이블을 선행 테이블 또는 외부테이블이라 하고, 반복문 내부에 있는 테이블을 후행 테이블 또는 내부 테이블 이라고 한다. 

NL 조인은 프로그래밍에서 사용하는 중첩된 반복문과 유사한 방식으로 조인을 수행한다. 

FOR 선행 테이블 읽음 -> 외부 테이블
  FOR 후행 테이블 읽은 -> 내부 테이블
    (선행 테이블과 후행 테이블을 조인)

NL 조인은 랜덤 방식으로 데이터를 액세스 하기 때문에 처리 범위가 좁은게 유리하다. 

 

NL JOIN 의 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

 

HASH JOIN

해슁 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 수행한다. 

HASH JOIN은 NL JOIN의 랜덤 액세스 문제점과 SORT MERGE JOIN의 정렬 작업 부담이라는 문제점을 극복하기 위해 등장했다. 

 

HASH JOIN 작업 방법

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음
2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해쉬 테이블을 생성 -> 조인 컬럼과 SELECT 절에서 필요로 하는 컬럼도 함께 저장됨
3. ~2번 작업을 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행
4. 후행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음
5. 후행 테이블의 조인 키를 기준으로 해쉬 함수를 적용하여 해당 버킷을 찾음 -> 조인 키를 이용해서 실제 조인될 데이터를 찾음
6. 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음
7. ~5번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해서 반복 수행

HASH JOIN 은 조인 컬럼의 인덱스가 존재하지 않아도 사용할 수 있다. 

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

해쉬 함수를 적용한 값은 어떤 값으로 해슁될 지 알 수 없다. 

해쉬 함수가 적용될 때 동일한 값은 항상 같은 값으로 해슁됨이 보장된다.

그러나 해쉬 함수를 적용할 때 보다 큰 값이 항상 큰 값으로 해슁되고, 작은 값이 항상 작은 값으로 해슁된다는 보장은 없다. 

 

HASH JOIN 은 조인 작업을 수행하기 위해 해쉬 테이블을 메모리에 생성해야 한다. 

생성된 해쉬 테이블의 크기가 메모리에 적재할 수 있는 크기보다 더 커지면 임시 영역(디스크)에 해쉬 테이블을 저장한다. 그러면 추가적인 작업이 필요해진다. 그렇기 때문에 HASH JOIN 을 할 때는 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. 

HASH JOIN 에서는 선행 테이블을 이용하여 먼저 해쉬 테이블을 생성한다고 해서 선행 테이블을 Build Input 이라고도 하며, 후행 테이블은 만들어진 해쉬 테이블에 대해 해쉬 값의 존재여부를 검사한다고 해서 Pove Input 이라고도 한다. 

 

 

 

SORT MERGE JOIN

조인 컬럼 기준으로 데이터를 정렬하여 조인을 수행한다.

주로 스캔 방식으로 데이터를 읽는다.

넓은 범위의 데이터를 처리할 때 이용되는 기법이다.

하지만 정렬할 데이터가 많아 메모리에서 모든 정렬 작업을 수행하기 어려운 경우에는 임시 영역(디스크)을 사용하기 때문에 성능이 떨어질 수 있다.

일반적으로 대량 조인 작업에서 CPU 작업 위주로 처리하는 HASH 조인이 유리하지만, SORT MERGE 방식은 비동등 조인, 인덱스가 존재하지 않아도 사용이 가능하다. 

 

SORT MERGE JOIN 작업 방법

1. 선행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음
2. 선행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행
3. ~2 작업을 선행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행
4. 후행 테이블에서 주어진 조건을 만족하는 행을 찾음
5. 후행 테이블의 조인 키를 기준으로 정렬 작업을 수행
6. ~4번 작업을 후행 테이블의 조건을 만족하는 모든 행에 대해 반복 수행
7. 정렬된 결과를 이용하여 조인을 수행하며 조인에 성공하면 추출버퍼에 넣음.

 

 

 

 

kdata 한국데이터진흥원에서 출간한 SQL 전문가 가이드 2013 Edition을 요약했습니다.