이번 지하철 미션을 하면서 테이블 설계 과정이 중요성을 배울 수 있었다. 페어프로그래밍 중 테이블을 설계하는 과정에서 정규화라는 단어가 많이 나왔지만 이에 대한 개념이 부족하다는 것을 깨달았고 정리해보는 시간을 가져보려고 합니다.
정규화란?
위키피디아에 따르면 데이터베이스의 정규화는 관계형 데이터베이스의 설계에서 중복을 최소화하게 데이터를 구조화하는 프로세스라고 합니다. 이 말 뜻을 그대로 받아들이면 중복되는 데이터를 허용하지 않음으로써 데이터의 무결성을 유지하기 위함으로 이해하면 좋을 것 같습니다.
💡 데이터 무결성이란?
데이터 무결성은 데이터의 정확성, 일관성 등이 유지되는 것을 의미합니다.
데이터의 정확성 : 데이터의 중복이나 누락이 없는 상태
데이터의 일관성 : 원인과 결과의 의미가 연속적으로 보장되어 변하지 않는 상태
정규화의 종류로는 제1정규형, 제2정규형, 제3정규형 BCNF 정규화 등이 있습니다. 각 정규화는 정규화 단계를 의미하며 테이블을 분리하는 방법으로 보면 됩니다.
먼저 1정규화에 대해서 알아보겠습니다.
제1 정규화
제1 정규화란 테이블의 열의 값이 원자성을 갖도록 테이블을 분리하는 것을 의미합니다. 여기서 원자성은 하나의 값을 가지는 것을 의미합니다. 예를 들면 다음과 같은 역과 호선의 테이블이 존재한다고 하겠습니다.
| 지하철 역 | 호선 |
|---|---|
| 잠실역 | 2호선, 8호선 |
| 남위례역 | 8호선 |
| 강남역 | 2호선 |
| 복정역 | 8호선, 분당선 |
위의 테이블을 보면 남워례역과 강남역의 경우 호선 정보의 원자성이 지켜졌지만 잠실역과 복정역의 경우 호선 정보의 원자성이 지켜지지 않은 것을 볼 수 있습니다. 이 테이블에 제1 정규화를 하면 다음과 같이 됩니다.
| 지하철 역 | 호선 |
|---|---|
| 잠실역 | 2호선 |
| 잠실역 | 8호선 |
| 남위례역 | 8호선 |
| 강남역 | 2호선 |
| 복정역 | 8호선 |
| 복정역 | 분당선 |
다음으로 제2 정규화에 대해서 알아보겠습니다.
제2 정규화
제2 정규화란 제1 정규화를 진행한 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분리하는 것을 의미힙니다.
💡 완전 함수 종속이란?
기본키로 종속자가 결정되어야하는 것으로 기본키의 부분집합이 결정자기 되어서는 안된다는 것을 의미합니다.
열차 예매 테이블을 예시로 설명하겠습니다.
| 고객번호 | 열차이름 | 대기실 | 금액 |
|---|---|---|---|
| 001 | 무궁화호 | A15 | 10,000 |
| 002 | ktx | B13 | 30,000 |
| 004 | 새마을호 | C12 | 15,000 |
| 011 | srt | D15 | 20,000 |
열차 예매 테이블은 기본키로 (고객번호, 열차이름)인 복합키입니다. 여기서 (금액)의 경우 기본키인 (고객번호, 열차이름)으로 결정됩니다. 하지만 (대기실)의 경우 기본키의 부분집합인 (열차이름)만으로도 결정이 됩니다. 이 부분이 완전 함수 종속을 위반하는 것으로 볼 수 있습니다.
제2 정규화를 적용하면 다음과 같이 테이블을 관리할 수 있습니다.
예매 테이블
| 고객번호 | 열차 | 금액 |
|---|---|---|
| 001 | 무궁화호 | 10,000 |
| 002 | ktx | 30,000 |
| 004 | 새마을호 | 15,000 |
| 011 | srt | 20,000 |
열차 테이블
| 열차 | 대기실 |
|---|---|
| 무궁화호 | A15 |
| ktx | B13 |
| 새마을호 | C12 |
| srt | D15 |
위의 같이 테이블은 관리하면 완전 함수 종속을 만족할 수 있습니다.
다음으로는 제3 졍규화에 대해서 알아보겠습니다.
제3 정규화
제3 정규화란 제2 정규화를 한 테이블에서 이행적 종속을 제거하는 테이블 분리 방법을 의미합니다.
💡 이행적 종속이란?
이행적 종속이란 테이블에서 a,b,c 라는 속성이 존재할 때 a → b, b→ c와 같은 종속 관계가 있을 경우 a → c가 성립하는 경우 이행적 함수 종속이라고 합니다.
앞선 제2 정규화가 된 테이블 중 예매 테이블을 예시로 보겠습니다.
예매 테이블
| 고객번호 | 열차 | 금액 |
|---|---|---|
| 001 | 무궁화호 | 10,000 |
| 002 | ktx | 30,000 |
| 004 | 새마을호 | 15,000 |
| 011 | srt | 20,000 |
예매 테이블을 보게되면 고객번호는 열차를 결정합니다. 그리고 열차는 금액을 결정하는 것을 알 수 있습니다. 즉, 고객번호 → 열차과 열차 → 금액의 종속관계가 결정되는데 고객번호 → 금액의 관계가 성립하는 것을 볼 수 있습니다. 이와 같이 현재 테이블은 이행적 종속을 가진다고 볼 수 있습니다. 이행적 종속이 제거되어야 하는 이유는 데이터를 수정하는 범위를 줄이기 위함입니다. 예를 들면 001의 고객이 srt로 열차로 변경하면 금액 역시 수정이 필요합니다. 이를 제3 정규화를 통해 이 테이블을 다음과 같이 분리할 수 있습니다.
예매 테이블
| 고객번호 | 열차 |
|---|---|
| 001 | 무궁화호 |
| 002 | ktx |
| 004 | 새마을호 |
| 011 | srt |
예매 금액 테이블
| 열차 | 금액 |
|---|---|
| 무궁화호 | 10,000 |
| ktx | 30,000 |
| 새마을호 | 15,000 |
| srt | 20,000 |
위와 같이 테이블을 관리하면 테이블 내 이행적 종속을 제거한 것을 확인할 수 있습니다.
결론
정규화를 명확하게 이용하면 테이블 내에서 발생할 수 있는 데이터의 중복을 줄일 수 있다는 것을 직접 테이블을 분리해보면서 알 수 있었다. 하지만 테이블이 많아지게 되면 관리하는 비용이 높아지게 되고 데이터를 조회하는 과정에서 빈번한 join이 발생하게 될 텐데 오히려 성능 부분에서는 데이터를 중복을 허용하는 것이 좋지 않을까? 하는 생각이 들었다. 이 부분에 대해서는 직접 경험해보며 정규화를 하는 것에 대한 기준을 세우는 것이 좋을 것 같다.
