MongoDB populate vs aggregate 성능 비교 테스트

MongoDB를 사용할 때 populate와 aggregate는 자주 사용하는 두 가지 방식입니다. 이 글에서는 이 두 방법의 성능을 비교해 보겠습니다. 작은 데이터셋과 큰 데이터셋에서 각각의 성능을 테스트해 보았습니다.

테스트 환경

• MongoDB 6.x.x
• Node.js: 20.x.x
• Mongoose: 8.x.x

Mongoose 모델 정의

먼저, 두 개의 Mongoose 모델을 정의했습니다: Author와 Book.

const mongoose = require("mongoose");
const { Schema } = mongoose;

const authorSchema = new Schema({ name: String });
const bookSchema = new Schema({
  title: String,
  author: { type: Schema.Types.ObjectId, ref: "Author" },
});

const Author = mongoose.model("Author", authorSchema);
const Book = mongoose.model("Book", bookSchema);

테스트 데이터 생성

각 테스트 전 데이터를 새로 생성하여 캐싱 효과를 최소화했습니다. 10개의 문서로 작은 데이터셋을, 500,000개의 문서로 큰 데이터셋을 테스트했습니다.

async function createTestData(numAuthors, numBooks) {
  await Author.deleteMany({});
  await Book.deleteMany({});

  const authors = [];
  for (let i = 0; i < numAuthors; i++) {
    authors.push(new Author({ name: `Author ${i}` }));
  }
  await Author.insertMany(authors);

  const books = [];
  for (let i = 0; i < numBooks; i++) {
    const author = authors[i % numAuthors];
    books.push(new Book({ title: `Book ${i}`, author: author._id }));
  }
  await Book.insertMany(books);
}

성능 테스트

populate와 aggregate 각각의 성능을 테스트했습니다. 실행 시간은 performance.now()를 사용하여 측정했습니다.

const { performance } = require("perf_hooks");

async function testPerformance() {
  const smallTestSize = 10;
  const largeTestSize = 500000;

  // Small test
  console.log(`Testing with ${smallTestSize} documents...`);

  await createTestData(smallTestSize / 2, smallTestSize);

  console.log(`Testing populate with ${smallTestSize} documents...`);
  let startTime = performance.now();
  await Book.find().populate("author").exec();
  let endTime = performance.now();
  const populateSmallTime = endTime - startTime;
  console.log(
    `populate with ${smallTestSize} documents: ${populateSmallTime} ms`
  );

  await createTestData(smallTestSize / 2, smallTestSize);

  console.log(`Testing aggregate with ${smallTestSize} documents...`);
  startTime = performance.now();
  await Book.aggregate([
    {
      $lookup: {
        from: "authors",
        localField: "author",
        foreignField: "_id",
        as: "authorDetails",
      },
    },
    {
      $unwind: "$authorDetails",
    },
  ]).exec();
  endTime = performance.now();
  const aggregateSmallTime = endTime - startTime;
  console.log(
    `aggregate with ${smallTestSize} documents: ${aggregateSmallTime} ms`
  );

  if (populateSmallTime < aggregateSmallTime) {
    console.log(`populate is faster for ${smallTestSize} documents.`);
  } else {
    console.log(`aggregate is faster for ${smallTestSize} documents.`);
  }

  // Large test
  console.log(`Testing with ${largeTestSize} documents...`);

  await createTestData(largeTestSize / 2, largeTestSize);

  console.log(`Testing populate with ${largeTestSize} documents...`);
  startTime = performance.now();
  await Book.find().populate("author").exec();
  endTime = performance.now();
  const populateLargeTime = endTime - startTime;
  console.log(
    `populate with ${largeTestSize} documents: ${populateLargeTime} ms`
  );

  await createTestData(largeTestSize / 2, largeTestSize);

  console.log(`Testing aggregate with ${largeTestSize} documents...`);
  startTime = performance.now();
  await Book.aggregate([
    {
      $lookup: {
        from: "authors",
        localField: "author",
        foreignField: "_id",
        as: "authorDetails",
      },
    },
    {
      $unwind: "$authorDetails",
    },
  ]).exec();
  endTime = performance.now();
  const aggregateLargeTime = endTime - startTime;
  console.log(
    `aggregate with ${largeTestSize} documents: ${aggregateLargeTime} ms`
  );

  if (populateLargeTime < aggregateLargeTime) {
    console.log(`populate is faster for ${largeTestSize} documents.`);
  } else {
    console.log(`aggregate is faster for ${largeTestSize} documents.`);
  }

  mongoose.connection.close();
}

testPerformance().catch((err) => console.error(err));

테스트 결과

Testing with 10 documents...
Testing populate with 10 documents...
populate with 10 documents: 12.616999864578247 ms
Testing aggregate with 10 documents...
aggregate with 10 documents: 3.547708034515381 ms
aggregate is faster for 10 documents.
Testing with 500000 documents...
Testing populate with 500000 documents...
populate with 500000 documents: 6424.865000009537 ms
Testing aggregate with 500000 documents...
aggregate with 500000 documents: 10192.34625005722 ms
populate is faster for 500000 documents.

1. 작은 데이터셋 (10 documents)

• populate 실행 시간: 12.62 ms
• aggregate 실행 시간: 3.55 ms
• 결론: 작은 데이터셋에서는 aggregate가 더 빠르다.

2. 큰 데이터셋 (500,000 documents)

• populate 실행 시간: 6424.87 ms
• aggregate 실행 시간: 10192.35 ms
• 결론: 큰 데이터셋에서는 populate가 더 빠르다.

결론

위의 성능 테스트 결과를 토대로 아래와 같은 결론을 도출했습니다.

• 작은 데이터셋에서는 aggregate가 더 빠르다.
• 큰 데이터셋에서는 populate가 더 빠르다.

따라서, 데이터셋의 크기와 데이터베이스 구조를 고려하여 적절한 방법을 선택하는 것이 중요합니다.
이 블로그는 기술블로그마다 populate가 빠르다 또는 aggregate가 빠르다라는 게시글을 보고 의문이 들어서 직접 테스트해보았습니다.
MongoDB 버전이나 Mongoose 버전에 따라 결과가 달라질 수 있으니 참고하시기 바랍니다.
위 코드는 GitHub에 올려두었습니다. GitHub에서 확인하실 수 있습니다.