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데이터베이스 설계

 데이터베이스 설계는 요구사항 분석 - 개념적 설계 - DBMS의 선정 - 논리적 설계 - 스키마 정제 -물리적 설계 - 보안 설계 -구현 단계로 이루어져 있다.

 개념적 데이터베이스 설계는 실제로 데이터베이스를 어떻게 구현할 것인가와는 독립적으로 정보 사용의 모델을 개발하는 과정이다. 사용자의 요구사항으로부터 개념적 스키마가 만들어지며 실세계의 엔티티, 관계, 프로세스, 무결성 제약조건을 나타내는 추상화 모델을 구축하며 주로 엔티티 - 관계(ER) 모델을 사용한다. 엔티티는 서로 구분이 되면서 조직체에서 데이터베이스에 나타내려는 객체를 의미한다.

 DBMS 선정은 기술적인 요인, 정치적인 요인, 경제적인 요인 등을 검토한 후에 DBMS를 선정한다.

 논리적 설계는 개념적 스키마에 알고리즘을 적용해서 논리적 스키마를 생성한다. 논리적 스키마를 나타내기 위해 관계 데이터 모델을 사용하는 경우에는 ER모델로 표현된 개념적 스키마를 관계 데이터베이스 스키마로 사상한다. 또한 더 좋은 스키마로 변환하기 위해서 정규화 과정을 적용한다.

 물리적 설계는 처리 요구사항들을 만족시키기 위해 저장 구조와 접근 경로 등을 결정한다. 응답 시간, 트랜잭션 처리율 등을 기준으로 성능을 평가한다.

ER 모델

 데이터베이스 설계를 용이하기 위해서 제안되었으며, 계속해서 이 모델이 강화되어서 현재는 EER(Enhanced Entity Relationship) 모델이 데이터베이스 설계 과정에 널리 사용되고 있다. 기본적인 구문으로 엔티티, 관계, 애트리뷰트가 있고, 기타 구문으로는 카디날리티 비율, 참여 제약조건 등이 있다.

엔티티

 엔티티는 독립적으로 존재하면서 고유하게 식별이 가능한 실세계의 객체를 의미하며 엔티티 타입은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 틀이고, 엔티티 집합은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 모임이다. 엔티티 타입으로는 크게 강한 엔티티 타입과 약한 엔티티 타입이 있다.

1. 강한 엔티티 타입은 독자적으로 존재하며 엔티티 타입 내에서 자신의 키 애트리뷰트를 사용하여 고유하게 엔티티들을 식별할 수 있는 타입이다.

2. 약한 엔티티 타입은 키를 형성하기에 충분한 애트리뷰트들을 가지지 못한 엔티티 타입으로 이 엔티티 타입이 존재하려면 소유 엔티티 타입이 존재해야하며 소유 엔티티 타입의 키 애트리뷰트를 결합해야만 약한 엔티티 타입을 식별할 수 있다. ER 다이어 그램에서 이중선 직사각형으로 표기하며 부분 키는 점선 밑줄을 그어서 표시한다.

ER모델에서 엔티티는 직사각형으로 표시한다.

애트리뷰트

 하나의 엔티티는 연관된 애트리뷰트들의 집합으로 설명된다. 엔티티는 독립적인 의미를 가지지만 애트리뷰트는 독립적인 의미를 가지지 않는다. ER 모델에서 타원형으로 나타내며 기본키의 경우에는 밑줄을 그어준다. 애트리뷰트와 엔티티 타입은 실선으로 연결한다.

1. 단순 애트리뷰트

 더 이상 다른 애트리뷰트로 나눌 수 없는 애트리뷰트로 ER 다이어그램에서 실선 타원으로 표현한다. ER 다이어그램에서 대부분의 애트리뷰트는 단순 애트리뷰트인 경우가 많다. 대부분의 단순 애트리뷰트는 단일 값 애트리뷰트이다. 단일 값 애트리뷰트는 각 엔티티마다 정확하게 하나의 값을 가지는 애트리뷰트를 의미한다. 예를 들면 학생의 학번 애트리뷰트는 어떠한 학생도 두 개 이상의 학번을 가지지 않으므로 단일 값 애트리뷰트이다.

2. 복합 애트리뷰트

 두 개 이상의 애트리뷰트로 이루어진 애트리뷰트로 동일한 엔티티 타입이나 관계 타입에 속하는 애트리뷰트들 중에서 연관된 것을 모아놓은 것이다.

이 외에도 다치 애트리뷰트, 저장된 애트리뷰트, 유도된 애트리뷰트가 있다.

관계와 관계 타입

관계는 엔티티들 사이에 존재하는 연관이나 연결로서 두 개 이상의 엔티티 타입들 사이의 사상으로 생각할 수 있다. 요구사항에서 동사가 ER 다이어그램에서 관계로 표현되며 다이아몬드로 표기한다. 관계 타입은 관계의 특징을 기술하는 애트리뷰트들을 가질 수 있으며, 키 애트리뷰트를 가지지 않는다. 

 관계와 관계 타입에는 차수와 카디날리티라는 것이 있다. 차수란 관계로 연결된 엔티티 타입들의 개수를 의미하며 주로 2진 관계가 흔하다. 카디날리티 비율은 한 엔티티가 참여할 수 있는 관계의 수를 나타낸다. 흔히 1 : 1, 1:N, M:N으로 구분을 한다.

1. 1:1 관계

 E1의 각 엔티티가 정확하게 E2의 한 엔티티와 연관되고, E2의 각 엔티티가 정확하게 E1의 한 엔티티와 연관되었을 경우

ex) 각 학생에 대해 최대한 한 개의 노트북이 있고, 각 노트북에 대해 최대 한 명의 학생이 있다면 학생과 노트북 간의 관계는 1 : 1 관계이다.

2. 1:N 관계

 E1의 각 엔티티가 E2의 임의의 개수의 엔티티와 연관되고, E2의 각 엔티티는 정확하게 E1의 한 엔티티와 연관되면 이 관계를 1 : N 관계라고 하며 실세계에서 가장 흔히 나타나는 관계이다.

ex) 각 학생은 한 명의 지도교수님을 가지고 있지만, 지도 교수님은 여러 학생들을 가지고 있다.

3. M:N 관계

 한 엔티티 타입에 속하는 임의의 개수의 엔티티가 다른 엔티티 타입에 속하는 임의의 개수의 엔티티와 연관될 경우 M:N 관계이다.

ex) 각 학생은 여러 강의를 수강할 수 있고, 각 강의는 여러 명의 학생들을 가질 수 있으므로 M : N 관계이다.

 카디날리티 비율의 최솟값과 최댓값을 관계와 엔티티를 연결하는 실선 위에 (min, max) 형태로 표기한다. 어떤 관계 타입에 참여하는 각 엔티티 타입에 대하여 min은 이 엔티티 타입 내의 각 엔티티는 적어도 min번 관계에 참여함을 의미한다. max는 이 엔티티 타입 내의 각 엔티티는 최대한 max 번 관계에 참여함을 의미한다.

min = 0은 어떤 엔티티가 반드시 관계에 참여해야 할 필요는 없음을 의미하고, max=*는 어떤 엔티티가 관계에 임의의 수만큼 참여할 수 있음을 의미한다.

 이와 비슷한 개념으로 전체 참여와 부분 참여가 있다. 전체 참여는 어떤 관계에 엔티티 타입 E1의 모든 엔티티들이 관계 타입 R에 의해서 어떤 엔티티 타입 E2의 어떤 엔티티와 연관되는 것을 의미한다. 부분 참여는 어떤 관계에 엔티티 타입 E1의 일부 엔티티만 참여하는 것을 의미한다. 약한 엔티티 타입은 항상 관계에 전체 참여로 표시되며, 전체 참여는 ER 다이어그램에서 이중 실선으로 표시된다. 

 위의 내용들에서 사용한 표기법으로 수십 개 이상의 애트리뷰트를 설명한다면 매우 불편하므로 새발 표기법이라는 것을 사용한다.