조인의 원리

앞에 조인의 종류들은 조인의 원리를 기반으로 조인 작업이 이루어진다. 조인의 원리는 중첩, 루프 조인, 정렬 병합 조인, 해시 조인이 있다.

중첩 루프 조인

`중첩 루프 조인(NJL, Nested Loop Join)` 은 중첩 for문과 같은 원리로 조건에 맞는 조인을 하는 방법이며, 랜덤 접근에 대한 비용이 많이 증가하므로 대용량의 테이블에서는 사용하지 않는다.

예를 들어 “t1, t2 테이블을 조인한다.”라고 했을 때 첫 번째 테이블에서 행을 한 번에 하나씩 읽어 조건에 맞는 레코드를 찾아 결괏값을 반환한다.

for each row in t1 matching reference key {
	for each row in t2 matching reference key {
		if row satisfies join conditions, send to clien
	}
}

참고로 중첩 루프 조인에서 발전한 조인할 테이블을 작은 블록 하나씩 조인하는 `블록 중첩 루프 조인(BNL, Block Nested Loop)` 이라는 방식도 있다.

정렬 병합 조인

정렬 병합 조인이란 각각의 테이블을 조인할 필드 기준으로 정렬하고 정렬이 끝난 이후에 조인 작업을 수행하는 조인이다. 조인할 때 쓸 적절한 인덱스가 없고 대용량의 테이블을 조인하고 조인 조건으로 <,> 등 범위 비교 연산자가 있을 사용한다.

해시 조인

해시 조인은 해시 테이블을 기반으로 조인하는 방법이다. 두 개의 테이블을 조인한다고 했을 때 하나의 테이블이 메모리에 온전히 들어간다면 보통 중첩 루프 조인보다 더 효율적이다. (메모리에 올릴 수 없을 정도로 크다면 디스크를 사용하는 비용이 발생된다.) 또한, 동등(=) 조인에서만 사용할 수 있다.

MySQL의 경우 MySQL8.0.18 릴리스와 함께 이 기능을 사용할 수 있게 되었으며, 이를 기반으로 해서 조인 과정(빌드 단계, 프로브 단계)을 살펴본다.

빌드 단계

빌드 단계는 입력 테이블 중 하나를 기반으로 메모리 내 해시 테이블을 빌드하는 단계다.

예를 들어 persons와 countries라는 테이블을 조인한다고 했을 때

1. 둘 중에 바이트가 더 작은 테이블을 기반으로 해서 테이블을 빌드한다. 2. 조인에 사용되는 필드가 해시 테이블의 키로 사용된다. (’countries.country_id’가 키로 사용)

프로브 단계

프로브 단계 동안 레코드 읽기를 시작하며, 각 레코드에서 ‘persons.country_id’에 일치하는 레코드를 찾아서 결과값으로 반환한다.

이를 통해 각 테이블은 한 번씩만 읽게 되어 중첩해서 두 개의 테이블을 읽는 중첩 루프 조인보다 보통은 성능이 더 좋다.