8장 데이터베이스 설계

 

01. 데이터베이스 설계 단계

02. 요구 사항 분석

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

예시: 인터넷으로 회원들에게 상품을 판매하는 한빛 마트의 데이터베이스 개발

03. 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 또는 IE 표기법

주요 작업

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

작업과정

• STEP 1) 개체 추출, 각 개체의 주요 속성과 키 속성 선별
• STEP 2) 개체 간의 관계 결정
• STEP 3) E-R 다이어그램 또는 IE 표기법으로 표현

STEP 1) 개체 추출, 각 개체의 주요 속성과 키 속성 선별

개체 : 저장할 만한 가치가 있는 중요 데이터를 가진 사람이나 사물 등

개체 추출 방법

• 요구 사항 문장에서 업무와 관련이 깊은 의미 있는 명사를 찾아라!
  • 업무와 관련이 적은 일반적이고 광범위한 의미의 명사는 제외 (소거법)
  • 의미가 같은 명사가 여러 개일 경우는 대표 명사 하나만 선택
• 찾아낸 명사를 개체와 속성으로 분류하라!

예시

STEP 2) 개체 간의 관계 결정

관계 : 개체 간의 의미 있는 연관성

관계 추출 방법

• 요구 사항 문장에서 개체 간의 연관성을 의미 있게 표현한 동사를 찾아라!
  • 의미가 같은 동사가 여러 개일 경우는 대표 동사 하나만 선택
• 찾아낸 관계에 대해 매핑 카디널리티와 참여 특성, (종속성)을 결정하라!
  • 매핑 카디널리티 : 일대일(1:1), 일대다(1:n), 다대다(n:m)
  • 참여 특성 : 필수적 참여 / 선택적 참여

예시

⑧ 각 상품은 한 제조업체가 공급하고, 제조업체 하나는 여러 상품을 공급할 수 있다. 
⑨ 제조업체가 상품을 공급하면 공급일자와 공급량 정보를 유지해야 한다.

• 관계: 공급
  • “제조업체” 개체와 상품” 개체가 맺는 관계, 일대다(1:n) 관계
  • “상품” 개체는 관계에 필수적으로 참여 / “제조업체” 개체는 관계에 선택적으로 참여
  • 왜? 제조업체는 공급을 할수도 있고 안할 수 있는 선택적 개체이지만 제조업자가 공급했을 때 상품은 필수적으로 공급됨. 선택할 수 없음.
• “공급” 관계의 속성 : 공급일자, 공급량

예시 결과

STEP 3-1) E-R 다이어그램으로 표현

STEP 3-2) IE 표기법으로 표현

자주 찾아보는 중요한 내용이라 독립적으로 포스팅 #link

IE 표기법

04. 논리적 설계

목적

• DBMS에 적합한 논리적 스키마 설계
  • 즉, 사용한 DBMS의 특성을 고려해야 함
• 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, 제약조건 등을 세부적으로 결정하고 결과를 문서화시킴

E-R 다이어그램을 릴레이션 스키마로 변환하는 규칙

(변환 규칙을 순서대로 적용하되, 해당되지 않는 규칙은 제외함)

• 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.

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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
  • ex) 주소 - 우편주소, 기본주소, 상세주소의 경우 구체적인 3개를 속성으로 변환

규칙 2 : 다대다(n:m) 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 (하지만 관계 개체의 기본키를 따로 만드는 것이 더욱 일반적이다)

규칙 3 : 일대다(1:n) 관계는 외래키로 표현한다

• 규칙 3-1: 일반적인 일대다 관계는 외래키로 표현한다.

  • 

     
  • 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 지정한다.

  • 

  • 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 - 꼭꼭꼭!
    • 약한 개체는 강한 개체에 따라 존재 여부가 결정되므로 강한 개체의 기본키를 이용해 식별해야 함

규칙 4 : 일대일(1:1) 관계는 외래키로 표현한다

• 규칙 4-1: 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
• 규칙 4-2: 일대일 관계에 필수적으로 참여하는 개체의 릴레이션만 외래키를 받는다.

  • 

  • 관계에 필수적으로 참여하는 개체 릴레이션에만 외래키를 포함시킴
  • 관계의 속성들은 관계에 필수적으로 참여하는 개체 릴레이션에 포함시킴
• 규칙 4-3: 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
    • but, 새로운 키를 기본키로 지정하는 것이 더 일반적임.

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

기타 고려 사항

모든 관계를 독립적인 릴레이션으로 변환할 수 있다.

• 속성이 많은 관계는 유형에 상관없이 릴레이션으로의 변환을 고려할 수 있음

개체가 자기 자신과 관계를 맺는 순환 관계도 기본 규칙을 그대로 적용한다.

예시 결과

테이블 명세서 작성

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

05. 물리적 설계와 구현

설계 4 단계 : 물리적 설계

DBMS로 구현 가능한 물리적 구조를 설계하는 단계이다.

하드웨어나 운영체제의 특성을 고려하여 필요한 인덱스 구조나 내부 저장 구조 등에 대한 물리적인 구조를 설계한다.

설계 5 단계 : 구현

SQL로 작성한 명령문을 DBMS에서 실행하여 데이터베이스를 실제로 생성