Database Modeling
소프트웨어 개발 방법론 Software Development Life Cycle, SDLC
- 요구분석
- 시스템 명세
- 설계DB 설계 (Modeling)
- UI / UX 설계
- 구현
- 테스트
- 유지보수
이 모든 절차를 소프트웨어 생명 주기라고 하며, 시스템의 개발부터 유지보수까지의 어떤 작업이 이루어지는지 단계별로 정리한 것을 뜻한다.
데이터베이스 모델링이란?
정보화 시스템을 구축하기 위해 어떤 데이터가 존재하는지, 또는 업무에 필요한 정보는 무엇인지 분석하는 방법이다. 관계형 데이터베이스 (RDBMS) 는 이 ‘표’의 개념을 사용해서 데이터를 구성하는 방법을 사용한다.
데이터베이스 모델링 과정
💡 요구사항 수집 및 분석 → 설계 (개념적 모델링 → 논리적 모델링 → 물리적 모델링) → 데이터베이스 구현
- 요구사항 수집 및 분석사용자 식별, 데이터베이스 용도 식별, 사용자 요구 사항 수집 및 명세 등
- 현실 세계의 대상 및 사용자의 요구 등을 정리 및 분석한다.
- 개념적 모델링핵심 Entity(독립 개체) 도출, ERD 작성
- 중요 개념을 구분한다.
- 논리적 모델링ERD - RDBMS에 맞게 mapping, 상세 속성 정의, 정규화 등
- 각 개념을 구체화한다.
- 물리적 모델링DB 개체 정의, 테이블 및 인덱스 등 설계
- 데이터베이스 생성 계획에 따라 개체, 인덱스 등을 생성한다.
데이터베이스 모델링 순서
개념적 데이터베이스 모델링
업무분석 단계에서 얻은 내용을 토대로 우선 Entity를 추출하고 Entity 내에 속성(Attribute)을 구성하며 Entity 간의 관계를 정의해서 ER-Diagram을 정의한다.
- 사용자 부문의 처리 현상을 분석한다
- 중요 실체와 관계를 파악하여 ERD를 작성한다
- 실체에 대한 상세 정의를 한다
- 식별자를 정의하고, 식별자 업무규칙을 정한다
- 실체별로 속성을 상세화한다
- 필요한 속성 및 영역을 상세 정의한다
- 속성에 대한 업무규칙을 정의한다
- 각 단계를 마친 후 사용자와 함께 모델을 검토한다
E-R (Entity-Relationship) Diagram 기호
개체 Entity
사용자와 관계가 있는 주요 객체로서 업무 수행을 위해 데이터로 관리되어져야 하는 사람, 사물, 장소, 사건 등을 개체 (Entity) 라고 한다
Entity 기준
- 영속적으로 존재하는 것
- 새로 식별이 가능한 데이터 요소를 가짐
- Entity는 반드시 Attribute를 가져야 함
- 명사적 표현
속성 Attribute
- 저장할 필요가 있는 실체에 관한 정보
- 개체의 성질, 분류, 수량, 상태, 특성 등을 나타내는 세부사항
- 개체에 포함되는 속성의 숫자는 10개 내외로 하는 것이 바람직함
- 최종 DB 모델링 단계를 통해 테이블의 컬럼으로 활용
속성의 유형
기초 속성 원래 갖고 있는 속성으로 현업에서 기본적으로 사용되는 속성
추출 속성 기초 속성으로부터 계산(가공)에 의해 얻어질 수 있는 속성
설계 속성 실제로 존재하지 않으나 시스템의 효율성을 도모하기 위해 설계자가 임의로 부여하는 속성
식별자
한 개체 (Entity) 내에서 인스턴스를 유일하게 구분할 수 있는 단일 속성 또는 속성 그룹
- 후보키 Candidate Key
- 개체 내에서 각각의 인스턴스를 구분할 수 있는 속성으로 기본키가 될 수 있는 후보 속성
- 기본키 Primary Key기본키 설정 시 고려할 사항으로 해당 실체를 대표할 수 있을 것, 업무적으로 활용도가 높을 것, 길이가 짧을 것
- 개체에서 각 인스턴스를 유일하게 식별하는 데 가장 적합한 Key
- 대체키 Alternative Key
- 후보키 중에서 기본키로 선정되지 않은 속성
- 복합키 Composite Key
- 하나의 속성으로 기본키가 될 수 없는 경우 둘 이상의 컬럼을 묶어서 식별자로 정의하는 경우
- 대리키 Surrogate Key
- 식별자가 너무 길거나 여러 개의 속성으로 구성되어 있는 경우에 인위적으로 추가할 식별자
관계 Relationship
두 Entity간의 업무적인 연관성 또는 관련 사실
관계 분석
⇒ 각 Entity간에 특정한 존재 여부 결정
⇒ 현재의 관계뿐만 아니라 장래에 사용될 경우도 고려
E-R Diagram으로 관계를 설정하는 순서
💡 관계 부여 → 차수 표현 → 선택성 표시
1. 관계가 있는 두 실체를 실선으로 연결하고 관계를 부여
두 실체를 실선으로 연결하고 등록이라는 관계를 마름모로 표현
2. 관계 차수를 표현
차수성 cardinality 한 실체의 하나의 인스턴스가 다른 실체의 몇 개의 인스턴스와 관련될 수 있는가를 정의
- 경우에 따라 발생 회수를 조사
- 양쪽 방향 모두 조사
차수성의 종류
- 일대일 두 실체의 레코드가 서로 하나씩 대응
- 일대다 부모 실체의 하나의 레코드가 자식 실체의 여러 레코드에 대응
- 다대다 양쪽 실체 간에 여러 개의 레코드와 관계를 맺을 수 있는 경우
- 선택성을 표시
선택성 optaionality 선택적인지 필수적인지 표시
- 일반적으로 상식적인 선에서 먼저 판단
- 항상 그 관계를 만족해야만 하는지 파악
- 관계가 만족되지 않는 경우를 찾아보고 하나라도 만족되지 않는 경우가 있다면 optional로 표시
- 양쪽 방향 모두 조사
논리적 데이터베이스 모델링
개념적 데이터베이스 모델링 단계에서 정의된 ER-Diagram을 Mapping Rule을 적용하여 관계형 데이터베이스 이론에 입각한 스키마를 설계하는 단계와 이를 이용하여 필요하다면 정규화하는 단계로 구성
기본키 Primary Key
후보키 중에서 선택한 주 키
널(Null) 값을 가질 수 없다 NOT NULL
동일한 값이 중복해서 저장될 수 없다 UNIQUE
참조키, 이웃키 Foreign Key
관계를 맺는 두 엔티티에서 서로 참조하는 릴레이션의 attribute로 지정되는 키
Mapping Rule
개념적 데이터베이스 모델링에서 도출된 개체 타입과 관계 타입의 테이블 정의
| 개념 | 논리 |
| 단순 엔티티 | 테이블 |
| 속성 | 컬럼 |
| 식별자 | 기본키 |
| 관계 | 참조키, 테이블 |
정규화 Normal Form
정규화의 목적 중복 데이터를 없애고 관계를 단순하게 만든다
제1정규화 원자성 모든 속성은 하나의 값만 갖는다
- 1NF를 만족하려면 도메인이 원자값이어ㅑ 한다
- 반복되는 그룹 속성을 제거한 뒤 기본 테이블의 기본키를 추가해 새로운 테이블을 생성하고 기존의 테이블과 1:N 관계를 형성하는 과정
- 반복되는 그룹 속성이란? 같은 성격과 내용의 컬럼이 연속적으로 나타나는 컬럼
제2정규화 완전 함수적 종속 (부분 종속 제거) 모든 속성은 기본키에 종속되어야 한다
- 복합키 (Composite Primary Key) 에 전체적으로 의존하지 않는 속성 제거
- 제2정규화의 대상이 되는 테이블은 키가 여러 컬럼으로 구성된 경우
- 복합키의 일부분에 의해 족속되는 것을 부분적 함수 종속관계라 하며 이를 제거하는 작업이 제2정규화
제3정규화 이행 종속 제거 기본키가 아닌 모든 속성 간에는 서로 종속될 수 없다
- 기본키에 의존하지 않고 일반 컬럼에 의존하는 컬럼들을 제거한다
- 이행적 함수 종속관계를 갖는 컬럼을 제거하는 과정
물리적 데이터베이스 모델링
논리적 데이터베이스 모델링 단계에서 얻어진 데이터베이스 스키마를 좀 더 효율적으로 구현하기 위한 작업이다. DBMS 특성에 맞게 실제 데이터베이스 내의 개체들을 정의하는 단계
ex) Column의 domain 설정
데이터 사용량 분석과 업무 프로세스 분석을 통해서 보다 효율적인 데이터베이스가 될 수 있도록 효과적인 인덱스를 정의하고 상황에 따른 역정규화 작업을 수행한다.
역정규화 DeNomalization
시스템 성능을 고려하여 기존 설계를 재구성하는 것으로, 정규화에 위배되는 행위이다. 테이블을 재구성해야 한다.
역정규화 방법
- 데이터 중복 (컬럼 역정규화)
조인 프로세스가 많아 시스템의 성능 저하를 가져오는 경우, 조인 프로세스를 줄이기 위해 해당 컬럼을 중복함으로써 성능을 향상시키기 위한 방법 - 파생 컬럼의 생성
기본적으로 테이블에 없는 컬럼을 숫자 연산이나 데이터 조작 등을 통해 조회할 때 새로운 정보를 보여 주는 경우, 판매 테이블의 판매금액 컬럼이나 성적 테이블의 총점과 평균 - 테이블 분리
레코드 기준으로 분리 (레코드 양)
컬럼 기준으로 분리 (컬럼 수) - 요약 테이블 생성 Summary Table
조회의 프로세스를 줄이기 위해 요약된 정보만을 저장하는 테이블을 만드는 것 - 테이블 통합
분리된 두 테이블이 시스템 성능에 영향을 끼칠 경우 고려
