데이터베이스 설계 단계

데이터베이스 설계

사용자의 다양한 요구 사항을 고려하여 데이터베이스를 생성하는 과정

관계 데이터베이스의 대표적인 설계 방법

• E-R 모델과 릴레이션 변환 규칙을 이용한 설계

• 정규화를 이용한 설계
  이상 현상을 제거하면서 올바르게 설계해나가는 방법

설계 1단계: 요구 사항 분석

목적

• 사용자의 요구 사항을 수집하고 분석하여 개발할 데이터베이스의 용도 파악
  • 업무에 필요한 데이터가 무엇인지, 그 데이터에 어떤 처리가 필요한지 등을 고려

결과물

요구 사항 명세서

주요 작업

• 데이터베이스를 실제로 사용할 주요 사용자의 범위를 결정
• 사용자가 조직에서 수행하는 업무를 분석
• 면담, 설문 조사, 업무 관련 문서 분석 등의 방법을 이용해 요구 사항 수집
• 수집된 요구 사항에 대한 분석 결과를 요구 사항 명세서로 작성

설계 2단계 : 개념적 설계

목적

• DBMS에 독립적인 개념적 스키마 설계
• 요구 사항 분석 결과물을 개념적 데이터 모델을 이용해 개념적 구조로 표현
  • 개념적 모델링
    • 일반적으로 E-R 모델을 많이 이용

결과물

개념적 스키마 : E-R 다이어그램

주요 작업

요구 사항 분석 결과를 기반으로 중요한 개체를 추출하고 개체 간의 관계를 결정하여 E-R 다이어그램으로 표현

작업 과정

• STEP 1) 개체와 속성 추출
• STEP 2) 관계 추출
• STEP 3) E-R 다이어그램 작성

개념적 설계 - (STEP 1) 개체와 속성 추출

• 개체: 저장할 만한 가치가 있는 중요 데이터를 가진 사람이나 사물 등
• 개체 추출 방법
  • 요구 사항 문장에서 업무와 관련이 깊은 의미 있는 명사 찾기
    • 일반적이고 광범위한 의미의 명사는 제외
    • 의미가 같은 명사가 여러 개일 경우는 대표 명사 하나만 선택
  • 찾아낸 명사를 개체와 속성으로 분류

개념적 설계 - (STEP 2) 관계 추출

• 관계 : 개체 간의 의미 있는 연관성
• 관계 추출 방법
• 요구 사항 문제에서 개체 간의 연관성을 의미 있게 표현한 동사 찾기
• 찾아낸 관계에 대해 매핑 카디널리티와 참여 특성을 결정
  • 매핑 카디널리티: 일대일(1:1), 일대다(1:n), 다대다(n:m)
  • 참여 특성 : 필수적 참여 / 선택적 참여

설계 3단계 : 논리적 설계

목적

• DBMS에 적합한 논리적 스키마 설계
• 개념적 스키마를 논리적 데이터 모델을 이용해 논리적 구조로 표현
  • 논리적 모델링(데이터 모델링)
    • 일반적으로 관계 데이터 모델을 많이 이용

결과물

논리적 스키마(릴레이션 스키마)

주요 작업

• 개념적 설계 단계의 결과물인 E-R 다이어그램을 릴레이션 스키마로 변환
• 릴레이션 스키마로 변환 후 속성의 데이터 타입, 길이, 널 값 허용 여부 기본 값 제약 조건 등을 세부적으로 결정하고 결과를 문서화시킴
• E-R 다이어그램을 릴레이션 스키마로 변환하는 규칙
  • 규칙 1 : 모든 개체는 릴레이션으로 변환한다.
  • 규칙 2 : 다대다(n:m) 관계는 릴레이션으로 변환한다.
  • 규칙 3 : 일대다(1:n) 관계는 외래키로 표현한다.
  • 규칙 4 : 일대일(1:1) 관계는 외래키로 표현한다.
  • 규칙 5 : 다중 값 속성은 릴레이션으로 변환한다.
• 변환 규칙을 순서대로 적용하되, 해당되지 않는 규칙은 제외함

논리적 설계 - (규칙 1) 모든 개체는 릴레이션으로 변환한다

• E-R 다이어그램의 각 개체를 하나의 릴레이션으로 변환
  • 개체의 이름 -> 릴레이션 이름
  • 개체의 속성 -> 릴레이션의 속성
  • 개체의 키 속성 -> 릴레이션의 기본키
  • 개체의 속성이 복합 속성인 경우에는 복합 속성을 구성하고 있는 단순 속성만 릴레이션의 속성으로 변환

논리적 설계 - (규칙2) 다대다 관계는 릴레이션으로 변환한다

• E-R 다이어그램의 다대다 관계를 하나의 릴레이션으로 변환
  • 관계의 이름 -> 릴레이션 이름
  • 관계의 속성 -> 릴레이션의 속성
  • 관계에 참여하는 개체를 규칙 1에 따라 릴레이션으로 변환한 후
    • 이 릴레이션의 기본키를 관계 릴레이션에 포함시켜 외래키로 지정하고,
    • 외래키들을 조합하여 관계 릴레이션의 기본키로 지정

논리적 설계 - (규칙3) 일대다 관계는 외래키로 표현한다

• E-R 다이어그램의 일대다 관계는 외래키로만 표현
  • (규칙 3-1) 일반적인 일대다 관계는 외래키로 표현함
    • 일대다(1:n) 관계에서 1측 개체 릴레이션의 기본키를 n측 개체 릴레이션에 포함시켜 외래키로 지정
    • 관계의 속성들도 n측 개체 릴레이션에 포함시킴
  • (규칙 3-2) 약한 개체가 참여하는 일대다 관계는 외래키를 포함해서 기본키로 지정함
    • 일대다(1:n) 관계에서 1측 개체 릴레이션의 기본키를 n측 개체 릴레이션에 포함시켜 외래키로 지정
    • 관계의 속성들도 n측 개체 릴레이션에 포함시킴
    • n측 개체 릴레이션은 외래키를 포함하여 기본키를 지정함

논리적 설계 - (규칙4) 일대일 관계는 외래키로 표현한다

• E-R 다이어그램의 일대일 관계는 외래키로만 표현
  • (규칙4-1) 일반적인 일대일 관계는 외래키를 서로 주고받는다.
    • 관계에 참여하는 개체 릴레이션들이 서로의 기본키를 주고받아 외래키로 지정
    • 관계의 속성들도 모든 개체 릴레이션에 포함시킴
    • 불필요한 데이터 중복이 발생할 수 있음
  • (규칙4-2) 일대일 관계에 필수적으로 참여하는 개체의 릴레이션만 외래키를 받는다
    • 관계에 필수적으로 참여하는 개체 릴레이션에만 외래키를 포함시킴
    • 관계의 속성들은 관계에 필수적으로 참여하는 개체 릴레이션에 포함시킴
  • (규칙4-3) 모든 개체가 일대일 관계에 필수적으로 참여하면 릴레이션 하나로 합친다.
    • 관계에 참여하는 개체 릴레이션들을 하나의 릴레이션으로 합쳐서 표현
    • 관계의 이름을 릴레이션 이름으로 사용하고, 관계에 참여하는 두 개체의 속성들을 관계 릴레이션에 모두 포함시킴
    • 두 개체 릴레이션의 키 속성을 조합하여 관계 릴레이션의 기본키로 지정

논리적 설계 - (규칙5) 다중 값 속성은 릴레이션으로 변환한다

• E-R 다이어그램의 다중 값 속성은 독립적인 릴레이션으로 변환
  • 다중 값 속성과 함께 그 속성을 가지고 있던 개체 릴레이션의 기본키를 외래키로 가져와 새로운 릴레이션에 포함시킴
  • 새로운 릴레이션의 기본키는 다중 값 속성과 외래키를 조합하여 지정

논리적 설계 - 기타 고려 사항

개체가 자기 자신과 관계를 맺는 순환 관계도 기본 규칙을 그대로 적용

논리적 설계 - 테이블 명세서 작성

• 릴레이션 스키마 변환 후 속성의 데이터 타입과 길이, 널 값 허용 여부, 기본값, 제약조건 등을 세부적으로 결정하고 문서화시킴
• 테이블 명세서: 릴레이션 스키마에 대한 설계 정보를 기술한 문서

설계 4 단계 : 물리적 설계

하드웨어나 운영체제의 특성을 고려하여 필요한 인덱스 구조나 내부 저장 구조 등에 대한 물리적인 구조 설계

결과물

물리적 스키마

설계 5 단계 : 구현

SQL로 작성한 명령문을 DBMS에서 실행하여 데이터베이스 생성