데이터베이스의 만능열쇠 키(Key in the Database)

JISU LIM·2023년 8월 28일

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🔑 Key

키(Key)는 테이블(Relation)에서 특정 레코드(행)을 식별하거나 검색하기 위해 사용되는 식별자입니다. 각 레코드는 여러 개의 필드(열)로 구성되어 있는데, 이 중 하나의 열을 키로 지정하여 그 값을 이용해 해당 레코드를 식별하고 접근할 수 있습니다. 동시에 각 테이블 간의 관계를 설명하는 연결고리이기도 합니다.

슈퍼키(Super Key) : 테이블 내의 행을 유일하게 식별할 수 있는 하나의 속성 또는 속성의 집합
- (ex. {학번}, {학번 + 이름}, {주민번호 + 학번}) - 유일성만을 만족
후보키(Candidate key): 튜플을 유일하게 식별할 수 있는 속성의 최소 집합. 기본키가 될 수 있는 후보이기 때문에 후보키라고 불립니다. (ex. 주민번호, 학번 등) - 유일성, 최소성을 모두 만족
기본키(Primary key): 후보 키에서 선택된 키. NULL값이 들어갈 수 없으며, 기본키로 선택된 속성(Attribute)은 중복된 값이 들어갈 수가 없습니다. 한 테이블 내에 하나의 기본키가 정의됩니다.
대체키(Alternate key): 기본키로 선택되지 않은 후보키
외래키(Foreign Key): 다른 테이블(Relation)의 기본 키(Primary key)를 참조하는 속성. 테이블(Relation)들 간의 참조관계를 나타내기 위해서 사용됩니다.

유일성과 최소성

유일성 : 해당 키들의 조합으로 유일한 하나의 레코드를 찾아낼 수 있어야 한다.
최소성 : 해당 조합의 키들을 모두 사용했을 때 유일한 하나의 레코드를 찾아낼 수 있어야 한다.

？ 기본키의 값은 수정이 가능할까요?

기본키는 기본적으로 유일성과 최소성을 만족해야하기 때문에 기본키 값은 수정해서는 안됩니다. 기본키가 변경되면 해당 레코드를 참조하는 다른 테이블의 외래키와 관련된 문제(데이터의 무결성을 해칠 가능성)가 발생할 수 있습니다.
하지만 기본키 값을 변경해야 한다면, 보통은 레코드를 새로운 값으로 업데이트하는 대신 해당 레코드를 삭제하고 새로운 레코드를 삽입하는 방식으로 사용합니다.

기본키를 다른 속성으로 변경하기

해당 테이블의 기존 기본키 제약조건을 없앤 다음 다른 속성으로 기본키 제약조건을 지정하면 됩니다. 마찬가지로 데이터의 무결성을 위해 지양해야하는 방법이라고 생각합니다.

데이터 무결성

개체 무결성 : 기본 키는 널 값, 중복 값을 가질 수 없다. (NOTNULL, UNIQUE)
참조 무결성 : 참조 테이블의 외래키 값은 NULL이거나 피참조 테이블의 기본키 값과 동일해야 한다.
도메인 무결성 : 속성의 값이 속성에 정의된 도메인에 속한 값이어야 한다. (4년제 대학교의 학생 개체 - 학년 속성이 가질 수 있는 값은 {1, 2, 3, 4} 중 하나이다.)

⁇ 내가 사용하는 MySQL 같은 DBMS는 기본키를 지정하지 않아도 테이블이 생성되는데요?

MySQL의 경우 버전 8부터 세팅에 따라 Generated Invisible Primary Keys라는 특성을 통해 기본 키를 설정하지 않아도 자동으로 생성되는 기본 키를 생성할 수 도 있고 기본 키 없이 테이블을 생성할 수 도 있습니다.
기본 키 없이 테이블이 생성되는 문제는 DBMS의 동작 방식과 데이터베이스 디자인에 관련된 문제입니다.
- 유연성 과 선택권: 데이터베이스 설계자에게 기본키를 어떻게 구성할지에 대한 유연성과 선택권을 제공합니다. 어떤 경우에는 테이블의 각 레코드를 고유하게 식별할 필요가 없거나, 기본키 대신 다른 유니크한 인덱스나 조건을 사용하고자 할 수 있습니다.

😵‍💫 외래키 값은 NULL이 들어올 수 있나요?

참조 테이블의 외래키(Foreign Key) 값은 명시적으로 NOTNULL을 지정하지 않으면 일반적으로 NULL 값이 들어올 수 있습니다. 외래키는 (다른 or 자기신의) 테이블 기본키를 참조하는데, 이 때 해당 외래키 값이 참조하는 레코드가 없는 경우에는 NULL 값을 가질 수 있습니다.
다만 FK값이 존재한다면, 참조 무결성에 의거하여 외래키 값은 피참조 테이블의 유효한 고유값을 참조해야 합니다.

👍 UNIQUE 키워드의 성능 상의 차이점

검색 및 조회 성능
- UNIQUE 키워드가 붙은 칼럼은 해당 값들이 중복되지 않도록 보장되며, 이때 UNIQUE index가 생성되게 됩니다.
- 이때 데이터 조회 시(자세히는 Where절에 조건이 들어오는 경우) DB 옵티마이저는 전체 테이블을 참조하는 Full Scan 방식이 아닌 인덱스를 참조하는 Index Unique Scan 방식을 사용해 조회 성능을 향상시킵니다.
조인 성능
- UNIQUE index가 있는 칼럼을 다른 테이블과 조인할 때 성능이 향상됩니다. 조인 연산은 인덱스를 기반으로 이루어지므로 중복된 값이 없는 경우 조인 결과를 빠르게 얻을 수 있습니다.
입력 및 갱신 성능
- UNIQUE 제약 조건이 있는 칼럼에 새로운 값을 삽입하거나 값이 변경되는 경우, 데이터베이스 시스템은 중복 여부를 확인해야 하므로 약간의 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 하지만 이 오버헤드는 일반적으로 데이터 무결성의 이점에 비해 미미합니다.
인덱스 관리 및 저장 공간
- UNIQUE index는 중복된 값이 없는 경우에만 생성되므로 인덱스의 크기가 더 작아질 수 있습니다. 또한 중복된 값이 없기 때문에 인덱스의 관리도 간단해지며 저장 공간도 효율적으로 사용될 수 있습니다.