8장

[rawfishthelgh]

테이블 설계의 기초

RDBMS가 주류가 된 이유

rdbms가 표준 데이터베이스 제품이 된 이유는 데이터 정합성을 위한 “설계 노하우”가 매우 발달했기 때문이다. 즉 데이터베이스에서 정합성을 매우 높은 단계로 요구되고, 정합성을 높이기 위한 테이블 설계는 매우 중요함.

테이블 설계는 논리의 세계

시스템에서 하드웨어의 세계를 “물리”, 소프트웨어의 설계를 “논리”로 일컫는다. 테이블 설계는 서버나 스토리지 같은 물리층과 독립적으로 작성하는 것이 가능해 “논리의 세계에서 결정된다”라고 간주한다.

테이블의 개념

테이블은 단순히 행과 열만을 가진 것만이 아닌, “공통적인 요소의 집합”임. 관련성이 없는 것이 테이블에 모여서는 안 된다. 또한 테이블은 사람이 만든 개념이나 집합에 대응하는 형식으로 존재해야 한다.

테이블 설계 규칙

사물과 사물의 집합은 계층이 다르다

테이블 설계의 안티 패턴 중 하나는 “사물과 집합의 계층성”을 무시하는 경우다.

완두콩 테이블

이름	색
완두콩	초록

윗부분에 기본키, 아랫부분에 기본키가 아닌 열을 기재한다. 업계코드에 대한 외래키가 걸려 있으며, 이것은 “업계코드 테이블에 정의되지 않으면 고객기업 테이블에 존재할 수 없음”을 뜻한다

릴레이션십

엔티티간의 관련성을 표현하는 것이 “외래키의 존재”이다. 해당 열이 다른 테이블의 기본키를 참조하는 것을 의미하며, 이 관련성을 “릴레이션십” 이라 한다. IE 표기법에서는 아래와 같은 규칙과 기호로 테이블 간 레코드 수의 대응관계를 표시한다

업계 테이블에서 업계코드는 복수의 고객기업 id와 연결될 가능성이 있다. 혹은 고객기업 id와 전혀 연결되지 않을 수도 있다. 따라서 0과 새발을 사용한다.

고객기업 테이블에서 업계코드는 반드시 한 개의 레코드로 대응한다. 따라서 1을 사용한다.

[somefood]

테이블 설계의 기초

• 관계형 데이터에서 데이터를 관리하고 저장하기 위한 그릇은 테이블이기에 이 테이블을 잘 설계하는 것이 매우 중요.
• 관계형 데이터베이스가 표준 데이터베이스 제품이 된 이유는 데이터의 정합성을 높이기 위한 설계 노하우가 매우 발달했기 때문임
  • 정규형
  • ER 다이어그램
• 테이블은 2차원 표 형태 처럼 열과 행으로 구성되어있음. 이때 데이터는 공통적인 요소의 집합으로 구성되어져 있어야 한다.

테이블 구성의 예

BAD EXAMPLE

행 사이에 공통적인 요소가 존재하지 않음

열1	열2	열3	열4
오늘 저녁 반찬	술	배추	파
이모씨	박모씨	김모씨	최모씨
보너스	플레이스테이션4	제주도	온천
남동생	080-0000-1111	OO시 XX구 OO동	1000원 대출

GOOD EXAMPLE

공통적인 특징을 가진 데이터의 집합

원자번호	원소기호	원소명
1	H	수소
2	He	헬륨
3	Li	리튬
4	Be	베릴륨

PK (Primary Key의 존재)

테이블에 밑줄 그어진 칼럼이 PK를 의미한다.

• 테이블의 각 행에는 반드시 기본키를 설정할 것이라는 설계 원칙이 있음
• 이를 통해 중복 행을 허용하지 않게 함
• 기본키는 중복이 없고 변경이 안되는 컬럼을 지정해야 한다. 변경하면 아래의 문제 소지 발생
  • 변경 후 값의 유일성 보증할 수 없음
  • 과거 데이터와의 결합(매칭)이 어려움
• 기본키는 NULL이 들어갈 수 없다

정규형 (Normal Form)

• 테이블은 본인의 기준에 따라 열을 정의하고 테이블을 나눌 수 있는데, 이 상태가 지속되면 설계자 외에 알아볼 수 없는 테이블이 될 수도 있음
• 이런 사태를 줄이기 위해 테이블은 이렇게 정의해야 한다는 이론이 구축되었고 이것이 정규형이다.
• 정규형은 제1정규형부터 제5정규형까지 있는데 실무에서는 제3정규형까지만 알아도 충분함

제1정규형(1NF)

• 레코드의 단일성의 보증한다.
• 테이블 셀이 복합적인 값을 포함하지 않는다.
  • 복합적인 값은 배열 같은 값이 있음
• BEFORE

안석환의 과목은 두 개가 나열되어 있어서 1정규화가 필요하다.

사원ID	이름	과목
S001	홍석주	DB
S002	이건회	자바
S003	안석환	(스프링, 자바스크립트)

• AFTER

정규화를 통해 원자성을 맞춰준다.

사원ID	이름	과목
S001	홍석주	DB
S002	이건회	자바
S003	안석환	스프링
S003	안석환	자바스크립트

1정규형을 했지만, 갱신 이상이 발생할 수 있음

테이블은 함수다

• 왜 복합적인 값을 셀에 넣으면 안 되는가
• 복합적인 값을 허용하면 기본키가 있는 행의 값을 고유하게 특정할 수 없음
• 관계형 데이터베이스의 테이블은 기본키를 입력 값 X, 그 외 열 값을 출력 값 Y로 간주하는 입력 값과 출력 값의 대응표이다.
• 기본키와 다른 열 사이에 성립하는 함수적인 유일성을 관계형 데이터베이스에서는 함수 종속성(Functional Dependency)라고 함 {X} -> Y 형태로 표현 함
• 이렇 듯 복합적인 값인 경우에는 함수 종속성이 성립하지 않게 되기에 정규화를 해야함

제2정규형(2NF)

• 제1정규형을 만족한 상황에서 진행

• EXAMPLE

• BEFORE

고객기업과 주몬번호가 PK로 되어있는 상황

고객기업 ID	주문번호	주문접수일	고객기업명	고객기업 규모
CA	001	2023/07/15	A 상사	대규모
CA	002	2023/07/16	A 상사	대규모
CB	001	2023/07/23	B 건설	중규모
CB	002	2023/07/24	B 건설	중규모
CC	001	2023/07/25	C 화학	소규모

• 제1정규형을 충족하고 있으나, 부분함수 종속성이 발생

• 부분함수 종속성은 기본키를 구성하는 열의 일부에만 함수 종속이 존재

• {고객기업 ID} -> {고객 기업명}, {고객기업 ID} -> {고객 규모}를 알 수 있음

• 위와 같은 부분함수 종속이 존재하면 해당 키와 종속하는 열을 다른 테이블로 만들어 외부로 꺼내야 한다.

• 또한, B 건설의 이름을 바꾸고자 하다가 (CB, 002)의 수정을 누락하면 갱신 이상이 발생할 수 있음

• AFTER

고객기업 ID	주문번호	주문접수일
CA	001	2023/07/15
CA	002	2023/07/16
CB	001	2023/07/23
CB	002	2023/07/24
CC	001	2023/07/25

고객기업 ID	고객기업명	고객기업 규모
CA	A 상사	대규모
CB	B 건설	중규모
CC	C 화학	소규모

제3정규형(3NF)

• 아래 테이블에서 업계만 등록하고 싶은데 그럴려면 회사 하나가 필요한 상황

  • NULL로 넣을 수 있겠지만 바람직하지 않음

• 제2정규형은 만족했으나, 추이함수 종속 발생. 추이 함수도 테이블을 나누어야 함

  • {고객기업 ID} -> {업계 코드} -> {업계명}

• BEFORE

고객기업 ID	고객기업명	고객기업규모	업계코드	업계명
CA	A상사	대규모	D001	석유
CB	B건설	중규모	D002	건설
CC	C화학	소규모	D003	바이오

• AFTER

아래처럼 분리하면 따로 따로 원하는 데이터를 넣어도 문제 없다.

고객기업 ID	고객기업명	고객기업규모	업계코드(FK)
CA	A상사	대규모	D001
CB	B건설	중규모	D002
CC	C화학	소규모	D003

업계코드	업계명
D001	석유
D002	건설
D003	바이오

[seokhwan-an]

데이터를 관리하는 그릇, 테이블

• 관계형 데이터에서 데이터를 관리하고 저장하기 위한 그릇 ⇒ 전체 데이터가 테이블에 포함되고 저장된다.
• 관계형 데이터베이스에서는 테이블을 사용해 데이터를 적절히 다루는 것이 매우 중요하다.
• 대규모 서비스가 되면 저장해야하는 정보가 다양해지는데 이를 생각나는대로만 넣을 수 있게 설계를 하면 문제가 발생한다.

관계형 데이터베이스가 주류가 된 이유

• 데이터베이스에서 데이터의 정합성은 매우 중요하다.
• 관계형 데이터베이스가 정합성을 높이기 위해 설계 노하우가 발달했다.

테이블 설계는 논리의 세계

• 테이블 설계는 데이터를 저장하는 하드웨어나 서버와 같은 물리층과 관계없이 독립적으로 작성하는 것이 가능해서 논리의 세계에서 결정된다라고 간주된다.

테이블이란

• 테이블은 공통적인 요소의 집합이다. ⇒ 관련성이 없는 것이 모여서는 안 된다.
• 어떤 공통의 속성을 가진 것의 집합 (테이블 설계의 제1 규칙)
  • 테이블명은 반드시 복수형이나 집합명사로 표현해야 한다.

테이블 설계 규칙

• 테이블은 현실 세계의 개념이나 집합을 나타낸 것
• 테이블이란 공통점을 가진 사물의 집합을 나타낸 것
  • 사물과 집합의 계층성을 무시하면 잘못된 테이블 설계가 이루어진다.
  • 토마토, 완두콩, 옥수수를 채소라는 테이블에 묶어두는 것이 아닌 각각이 테이블이 되는 경우가 있다
• 테이블 설계는 인간의 자유로운 사고를 반영하기에 다양한 형태의 테이블 설계가 나올 수 있다.
  • 회원의 테이블이 하나로 구성되는 것이 아닌 등급에 따라 분리, 나이에 따라 분리 등등
  • 위와 같은 실수를 방지하기 위해 가장 상위의 개념집합으로 테이블을 정하는 규칙 이 있다.
  • 하나의 회원 테이블로 관리하고 조회할 때 SQL을 잘 활용하면 된다.
• 테이블에는 반드시 기본키를 설정해야한다. ⇒ 한 개 테이블의 내용에는 중복 행을 허용하지 않는다.
  • 두 데이터 행에서 열의 속성이 같은 경우는 괜찮다.
  • 다만 모든 열의 값이 같으면 어느 하나의 데이터가 특정이 되지 않는다.
  • 이 때 기본키를 이용한다.

열이란 개체의 속성이다.

• 속성은 성질이나 특징과 같은 의미이다.
• 객체지항 언어에 비유하면 다음과 같다.
  • 테이블은 클래스
  • 각 행은 실체화된 인스턴스
  • 테이블은 메소드가 존재하지 않는다 ⇒ 따라서 메소드를 뺀 클래스라고도 한다.

기본키(Primary Key)

• 데이터베이스 사용 여부와 관계없이 데이터를 고유하게 식별할 수 있는 기본키를 할당하는 것이 데이터관리의 기본이다.
• 기본키는 중복이 되면 안된다.
• 키본키는 null 값을 가지면 안된다.

정규형이란

• 테이블 설계는 자율적으로 설계가 가능하지만 이런 경우 관리하기 어려운 테이블의 구조가 설계될 수 있다.
• 이를 방지하고자 정규형(제대로 된 형태, 데이터의 갱신이 발생한 경우에도 부정합이 발생하기 어려운 테이블의 형태)이 등장했습니다.

제 1 정규형

• 테이블 셀에 복합적인 값을 포함하지 않는다.
• 이를 반대하는 테이블 설계는 애초에 불가능하다.
• 스칼라 값 이외의 값을 포함하지 않는 테이블

💡스칼라 값이란?
더 이상 나누는 것이 불가능한 값

• 레코드의 단일성을 보증한다라는 데이터의 정합성의 관점에서 나온 규칙이다.

제 2 정규형

• 제 2 정규형은 부분함수 종속성을 제거하는 규칙이다.

💡 부분함수 종속성이란?
기본키를 구성하는 열의 일부에만 함수 종속이 존재하는 것을 의미한다.

• 비정규형 테이블을 실무에서 사용하면 갱신이상의 문제점이 발생할 수 있습니다.

💡 갱신 이상이란?
데이터를 갱신 시에 데이터의 부정합이 발생하는 상황을 의미한다.

제 3정규형

• 기본키에 속하지 않은 모든 속성이 기본키에 이행적 함수 종속이 아닌 경우를 의미한다.
• 책의 예시에서는 현재 고객기업 Id → 업계코드, 업계코드 → 업계명, 고객기업 id → 업계명 의 관계가 있는데 이는 새로운 업계가 생기려면 항상 고객기업 Id 정보를 가져야 하는 문제점이 발생한다.
  • 따라서 테이블을 각각 분리해야한다. 고객기업 ID를 기본키로 하는 고객기업 테이블과 업계코드를 기본키로 하는 업계 테이블로 분리한다.

ER 다이어그램

• 갱신 이상을 제거하기 위해 정규화를 진행하면 테이블의 개수가 많아진다.
• 이를 한눈에 관리하기 위해 ER 다이어그램이 개발되었다.
  • Entity는 테이블을 Relationship은 테이블 간의 관계를 의미한다.
  • Entity는 pk를 위의 줄에 기입하고 밑으로는 필요한 필드만 기술한다. 단, 이곳에는 fk는 무조건 정의해두어야 한다. 이를 통해 테이블 간의 관계를 기술할 수 있다.
  • 테이블 간의 관계는 어느 한 테이블이 어느 테이블의 속한다로 시작한다. 각 기호가 존재한다.
    • - : 한 개를 의미한다.
    • O : 하나도 없음을 의미한다.
    • ⩚ : 2개 이상을 의미한다.