데이터베이스 향상을 위한 정규화 비정규화에 대해 알아보자

데이터베이스 정규화

🌪️데이터베이스 정규화

관계형 데이터베이스의 설계에서 중복을 최소화하고, 데이터를 구조화를 위해 데이터베이스를 재구성하는 과정

🎯목적

• 불필요한 데이터 제거
• 중복 데이터 최소화
• 데이터의 정확성, 일관성, 유효성 등에 대한 무결성 제약조건 보장

➕장점

• 데이터의 이상 현상 제거
• 데이터 구조의 안정성과 무결성 유지

데이터의 이상 현상 (Anomaly)

• 삭제 이상 (Delete Anomaly)
  : 새 데이터 삽입하기 위해 불필요한 데이터도 함께 삽입해야하는 문제
• 삽입 이상 (Insert Anomaly)
  : 중복 튜플 중 일부만 변경해 데이터가 불일치하게 되어 모순이 발생하는 문제
• 갱신 이상 (Update Anomaly)
  : 튜플을 삭제하면 꼭 필요한 데이터까지 함께 삭제되는 데이터 손실 문제

➖단점

• JOIN 연산이 증가되어서, 응답 시간이 저하된다

🪜정규화 과정

비정규형

하나의 튜플에서 속성으로 입력되는 도메인의 값으로 여러개의 값이 들어와서 원자성을 갖지 못하는 경우

제1정규형 (1NF) 원자성

모든 속성은 반드시 하나의 값만 가져야 한다

※ 비정규형 예시

id	username	contacts
1	yjohbjects	010-1234-5678, @yjohbjects
2	eugenieseo16	010-2345-6789, @eugenieseo16

※ 제1정규형 예시

id	username	mobile	velog
1	yjohbjects	010-1234-5678	yjohbjects
2	eugenieseo16	010-2345-6789	eugenieseo16

제2정규형 (2NF) 부분적 함수 종속 제거

모든 속성은 반드시 모든 기본키에 종속되어야 한다
부분 종속성이 없어야한다

※ 비정규형 예시

title	channel	category_id	category	likes
백준 39128 알고리즘 문제풀이	tistory	5	알고리즘	63
데이터베이스 정규화에 대해 알아보자!	velog	6	데이터베이스	26
프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	velog	5	알고리즘	55
프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	tistory	5	알고리즘	25

=> 프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이 열
category, category_id는 title에 부분적으로 종속
channel과 likes로 인해 중복되는 데이터 발생 (테이블의 주 목적)

부분적으로 종속되는 컬럼들만 모으고
전체적으로 종속되고있는 컬럼들을 따로 쪼개는 과정을 통해 정규화

※ 제2정규형 예시

Post 테이블

title	category_id	category
백준 39128 알고리즘 문제풀이	5	알고리즘
데이터베이스 정규화에 대해 알아보자!	6	데이터베이스
프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	5	알고리즘

Post_channel 테이블

title	channel	likes
백준 39128 알고리즘 문제풀이	tistory	63
데이터베이스 정규화에 대해 알아보자!	velog	26
프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	velog	55
프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	tistory	25

제3정규형 (3NF) 이행적 함수 종속 제거

기본키가 아닌 속성들은 기본키에만 의존해야한다

※ 비정규형 예시

post_id	title	category_id	category	posts
1	백준 39128 알고리즘 문제풀이	5	알고리즘	7
2	데이터베이스 정규화에 대해 알아보자!	6	CS 스터디	2
3	프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	5	알고리즘	7

=> post_id 1과 3의 category, posts에서 중복 발생

※ 제3정규형 예시

Post 테이블

post_id와 category_id를 알면 category 필드를 아예 유지하지 않거나, 참조하지 않아도 된다.

post_id	title	category_id
1	백준 39128 알고리즘 문제풀이	5
2	데이터베이스 정규화에 대해 알아보자!	6
3	프로그래머스 12352 알고리즘 문제풀이	5

Category 테이블

• 기본키: category_id

category_id	category	posts
1	회고	23
2	네트워크	12
3	데이터베이스	2
4	JavaScript	4
5	알고리즘	7
6	CS 스터디	5

데이터베이스 비정규화

🫗데이터베이스 비정규화

반정규화라고도 한다

정규화된 속성과 관계, 엔티티등의 시스템의 성능 향상 또는 개발 단순화를 위해 통합이나 분리 등의 과정
(개발 및 운영의 편의성을 위해 의도적으로 정규화 원칙을 위배)

🎯목적

디스크의 I/O 메모리 용량이 높아서 성능 저하가 우려되거나
테이블 간의 JOIN의 비효율성
조건문의 성능 저하 등을 개선하고자 할 때

➕장점

• 빠른 데이터 조회 (JOIN연산의 비용 절감)

➖단점

• 반정규화를 과도하게 적용하다보면 데이터의 무결성이 깨짐

** 비정규화 과정에서 과도한 범위의 데이터를 제어하다 보면 데이터 무결성이나 동기화 같은 측면이 흔들릴 수 있기 때문에 주의해야한다

💉비정규화 대상

• 자주 사용하는 테이블의 엑세스 프로세스의 수가 가장 많고, 항상 일정한 범위만을 조회하는 경우
• 테이블에 대량 데이터가 있고 대량의 범위를 자주 처리하는 경우, 성능 상의 이슈가 있을 경우
• 테이블에 지나치게 JOIN을 많이 사용하게 되어 데이터를 조회하는 것이 기술적으로 어려울 경우

🪜비정규화 과정

테이블 분할

• 수직 분할 (column 단위로 테이블 분리)
• 수평 분할 (row 단위로 테이블 분리)

테이블 추가

• 중복 테이블 추가 (타 업무/ 타서버의 테이블과 동일한 구조의 테이블 추가 - 원격 JOIN 방지)
• 통계 테이블 추가 (통계값을 미리 계산해서 저장한 테이블 추가)
• 이력 테이블 추가 (마스터 테이블에 존재하는 row를 트랜잭션 발생 시점에 따라 복사해두는 테이블 추가)
• 부분 테이블 추가 (자주 조회되는 컬럼들만 별도로 모아놓은 테이블 추가)

중복컬럼 추가

• JOIN 프로세스를 줄이기 위함 (SELECT 비용 감소, UPDATE 비용 증가)
• 파생 컬럼 추가 (계산을 통해 얻어지는 결과 값을 테이블 컬럼으로 저장)
• 이력 테이블에 기능성 컬럼 추가 (최신 여부, 시작일/종료일 등)
• 중복관계 추가 (데이터 처리를 위해 여러 경로를 거쳐야할 경우 관계를 중복시켜 성능 개선)