ERD와 정규화 과정

ERD란 (Entity Relationshop Diagram) DB 구축 시 기반이 되는 뼈대 역할을 하며, 릴레이션 간의 관계를 정의한 것이다.

4.2.1 ERD의 중요성

• ERD는 시스템의 요구 사항을 기반으로 작성되며 ERD를 기반으로 데이터베이스를 구축한다.
• 관계형 구조의 데이터를 구성할때는 용이하나, 비정형 데이터를 표현하기는 어렵다.

4.2.3 정규화 과정

• 정규화 과정은 릴레이션 간의 종속관계를 맺어주는 과정으로,
  
  잘못된 종속 관께로 인한 데이터베이스 이상현상을 해결하거나 저장 공간을 효율적으로 사용하기 위해 릴레이션을 여러 개로 분리하는 과정을 포함한다.
• 정규화 과정은 정규형 원칙을 기반으로 정규형을 만들어가는 과정이며, 정규화의 정도를 정규형(NF, Normal Form)으로 표현합니다.

정규형 원칙

• 같은 의미를 표현하는 릴레이션이더라도 더 좋은 구조로 만들고, 자료의 중복성을 감소시키고,
  
  독립적인 관계는 별개의 릴레이션으로 표현하며 각각의 릴레이션은 독립적인 표현이 가능해야 한다.

제1 정규형

• 릴레이션의 모든 도메인이 분해될 수 없는 원자 값(atomic value)만으로 구성되어야 한다.
• 릴레이션의 속성 값 중 한 개의 기본 키에 2개 이상의 값을 가지는 반복 집합이 있어서는 안된다.
• 반복 집합이 있는 경우 제거한다.

제1정규형 적용 전 DB 예시

유저번호	유저ID	수강명	성취도
1	홍철	{C++코딩테스트, 프런트특강}	{90%, 10%}
2	범석	{코드포스특강, DS특강}	{7%, 8%}

제1정규형 적용 후 DB 예시

유저번호	유저ID	수강명	성취도
1	홍철	C++코딩테스트	90%
2	홍철	프런트특강	10%
3	범석	코드포스특강	7%
4	범석	DS특강	8%

제2 정규형

• 릴레이션이 제1정규형이며, 부분 함수의 종속성을 제거한 형태
  부분 함수의 종속성 제거 : 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속적인 것이다.

제2정규형 적용 전 DB 예시

유저번호	유저ID	수강명	성취도
1	홍철	C++코딩테스트	90%
2	홍철	프런트특강	10%
3	범석	코드포스특강	7%
4	범석	DS특강	8%

제2정규형 적용 후 DB 예시

유저 테이블

유저번호	유저ID
1	홍철
2	범석

유저_수강 테이블

유저ID	수강명	성취도
홍철	C++코딩테스트	90%
홍철	프런트특강	10%
범석	코드포스특강	7%
범석	DS특강	8%

제3정규형

• 제2정규형이고 기본키가 아닌 모든 속성이 이행적 함수 종속(transitive FD)를 만족하지 않는 상태를 의미한다.

이행적 함수 종속

• 이행적 함수 종속이란 A -> B 와 B -> C 가 존재하면 논리적으로 A -> C 가 성립되는데,
  
  이때 집합 C가 집합 A에 이행적으로 함수 종속이 되었다고 합니다.

보이스/코드 정규형

• 보이스/코드 정규형(BCNF)는 제3정규형이고, 결정자가 후보키가 아닌 함수 종속 관계를 제거하여 릴레이션의 함수 종속 관계에서 모든 결정자가 후보키인 상태를 의미한다.

결정자 : 함수 종속 관계에서 특정 종속자(dependent)를 결정짓는 요소, X->Y일 때 X는 결정자, Y는 종속자이다.

정규형 과정을 거쳐 테이블을 나눈다고 해서 성능이 100% 좋아지는 것은 아니다.

테이블을 나누게 되면 어떠한 쿼리는 조인을 해야 하는 경우도 발생하므로 오히려 성능저하가 발생할 수도 있다.

정규화의 범위는 서비스의 규모와 요구조건에 따라 정규화 또는 비정규화 과정을 진행해야 한다.

트랜잭션과 무결성

4.3.1 트랜잭션

• 트랜잭션은 데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위를 의미한다.
• 데이터베이스에 접근하는 방법은 쿼리이므로, 여러 개의 쿼리들을 하나로 묶는 단위를 말한다.
• ACID 특징 :원자성, 일관성, 독립성, 지속성

원자성(atomicity)

• 트랜잭션과 관련된 일이 모두 수행되었거나, 되지 않았거나를 보장하는 특징
  ex. 트랜잭션 커밋 후 문제가 발생하여 롤백하는 경우 그 이후에 모두 수행되지 않음을 보장
• 트랜잭션 단위로 여러 로직들을 묶을 때 외부 API를 호출하는 것이 있으면 안된다.
  (만약 있다면 롤백이 일어났을 때 어떻게 해야 할 것인지에 대한 해결방법이 있어야하고 트랜잭션 전파를 신경 써서 관리해야 함)

커밋과 롤백

커밋

• 커밋은 여러 쿼리가 성공적으로 처리되었다고 확정하는 명령어
• 트랜잭션 단위로 수행되며 변경된 내용이 모두 영구적으로 저장되는 것을 의미한다.
  (커밋이 수행되었다 = 하나의 트랜잭션이 성공적으로 수행되었다)
  쿼리 > update > insert > delete > DB : update, insert, delete 쿼리가 하나의 트랜잭션 단위로 수행되고 이후에 데이터베이스에 영구 저장된다.
  
  
  롤백
• 트랜잭션으로 처리한 하나의 묶음 과정을 일어나기 전으로 되돌리는 일을 말합니다.

일관성(consistency)

• 허용된 방식으로만 데이터를 변경해야 하는 것을 일관성이라고 표현한다.
• 데이터베이스에 기록된 모든 데이터는 여러 가지 조건, 규칙에 따라 유효함을 가져야 한다.

독립성/격리성(isolation)

• 트랜잭션 수행 시 서로 끼어들지 못하는 것을 의미한다.
• 복수의 병렬 트랜잭션은 서로 격리되어 순차적으로 실행되는 것처럼 작동되어야 한다.
• 데이터베이스는 다수의 사용자가 같은 데이터에 접근할 수 있어야 한다.

지속성(durability)

• 성공적으로 수행된 트랜잭션은 영원히 반영되어야 하는 것을 의미한다.
• DB에 시스템 장애가 발생해도 원래 상태로 복구하는 회복 기능이 있어야 한다는 의미이며, 통상적으로 DB는 체크섬, 저널링, 롤백 등의 기능을 제공한다.

체크섬 : 중복 검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법
저널링 : 파일 시스템 또는 데이터베이스 시스템에 변경 사항을 반영하기 전에 로깅하는 것, 트랜잭션 등 변경 사항에 대한 로그를 남기는 것

4.3.2 무결성

• 무결성이란 데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 유지하는 것을 말하며 무결성이 유지되어야 데이터베이스에 저장된 데이터 값과 그 값에 해당하는 현실 세계의 실제 값이 일치하는지에 대한 신뢰가 생긴다/

무결성 종류

이름	설명
개체 무결성	기본키로 선택된 필드는 빈 값을 허용하지 않습니다.
참조 무결성	서로 참조 관계에 있는 두 테이블의 데이터는 항상 일관된 값을 유지해야 한다.
고유 무결성	특정 속성에 대해 고유한 값을 가지도록 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 모두 고유한 값을 가진다.
NULL 무결성	특정 속성 값에 NULL이 올 수 없다는 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 NULL이 될 수 없다는 제약 조건이다.