데이터베이스 설계

데이터베이스 설계의 본질

데이터베이스 설계는 단순한 기술적 작업을 넘어 비즈니스의 핵심 요구사항을 데이터 구조로 변환하는 중요한 프로세스다. 이는 조직의 데이터를 체계적이고 효율적으로 관리하기 위한 청사진을 만드는 과정이다.

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데이터베이스 설계의 주요 단계

1. 요구사항 분석

• 비즈니스 프로세스와 데이터 요구사항을 철저히 조사
• 사용자, 부서, 관리자와의 긴밀한 소통을 통해 데이터 요구사항 파악
• 데이터의 종류, 관계, 제약조건 등을 명확히 이해

2. 개념적 설계

• ERD(Entity-Relationship Diagram)를 통해 데이터 엔티티와 관계 시각화
• 핵심 개체(엔티티)와 개체 간 관계를 식별
• 비즈니스 관점에서 데이터 구조의 논리적 모델 생성

3. 논리적 설계

• 개념적 설계를 기반으로 구체적인 데이터베이스 스키마 개발
• 테이블, 칼럼, 데이터 타입, 키 정의
• 정규화를 통해 데이터 중복을 최소화하고 데이터 무결성 보장

4. 물리적 설계

• 실제 데이터베이스 시스템에 맞는 물리적 구현 설계
• 인덱스, 파티셔닝, 클러스터링 등 성능 최적화 전략 수립
• 특정 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)의 특성 고려

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데이터베이스 정규화의 심층 이해

정규화란 무엇인가?

정규화는 데이터베이스의 논리적 설계 단계에서 데이터 중복을 최소화하고 데이터 무결성을 유지하기 위한 체계적인 절차입니다. 주요 목적은 데이터의 일관성, 최소한의 중복, 효율적인 데이터 관리입니다.

정규화의 단계별 원칙

1. 제1정규화 (1NF)

• 각 컬럼은 원자값(Atomic Value)만을 가져야 함
• 반복되는 그룹의 속성 제거
• 기본키 식별

예시:

# 비정규화된 테이블
학생 테이블: 
- 이름
- 전화번호(집, 모바일, 사무실)

# 1NF 적용 후
학생 테이블:
- 학생ID (기본키)
- 이름
- 전화번호 유형
- 전화번호

2. 제2정규화 (2NF)

• 부분 함수적 종속성 제거
• 모든 비기본키 속성은 기본키에 완전 종속

예시:

# 비정규화된 테이블
주문 테이블:
- 주문번호
- 상품명
- 상품가격
- 주문수량

# 2NF 적용 후
주문 테이블:
- 주문번호
- 상품코드
- 주문수량

상품 테이블:
- 상품코드
- 상품명
- 상품가격

3. 제3정규화 (3NF)

• 이행적 함수적 종속 제거
• 비기본키 컬럼 간 종속성 제거

BCNF (Boyce-Codd 정규형)

• 모든 결정자가 후보키여야 함
• 가장 엄격한 정규화 단계

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ERD(Entity-Relationship Diagram) 표기법

ERD의 주요 구성 요소

1. 엔티티(Entity)
   • 사각형으로 표현
   • 고유한 식별자 존재
   • 예: 학생, 강좌, 교수
2. 속성(Attribute)
   • 타원형으로 표현
   • 엔티티의 특성을 나타냄
   • 예: 학생ID, 이름, 나이
3. 관계(Relationship)
   • 선으로 엔티티 간 연결
   • 관계의 종류
     • 일대일(1:1)
     • 일대다(1)
     • 다대다(M)

ERD 표기 예시

[학생] -----(수강)-----> [강좌]
  |                       |
  | 속성                  | 속성
  V                       V
(학생ID)            (강좌코드)
(이름)              (강좌명)
(전공)              (학점)

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데이터 무결성 제약조건

1. 개체 무결성 제약조건

• 기본키는 NULL 값이나 중복 값을 가질 수 없음
• 각 테이블은 반드시 기본키를 가져야 함

2. 참조 무결성 제약조건

• 외래키 값은 참조하는 테이블의 기본키 값과 일치해야 함
• 참조 무결성을 위반하는 데이터 입력 방지

3. 도메인 무결성 제약조건

• 각 속성의 값은 해당 도메인에 정의된 값만 허용
• 데이터 타입, 범위, 형식 제한

효과적인 데이터베이스 설계를 위한 핵심 원칙

1. 데이터 중복 최소화: 불필요한 데이터 반복을 줄여 저장 공간과 일관성 확보
2. 확장성 고려: 미래의 데이터 증가와 비즈니스 변화를 예측하여 설계
3. 성능 최적화: 쿼리 효율성과 응답 시간을 고려한 구조 설계
4. 데이터 무결성 보장: 일관되고 정확한 데이터 유지를 위한 제약조건 설정

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주의할 점

• 너무 복잡한 설계는 오히려 성능과 유지보수성을 저하시킬 수 있음
• 초기 설계 이후에도 지속적인 모니터링과 최적화 필요
• 과도한 정규화는 성능 저하를 야기할 수 있음
• 비즈니스 요구사항에 맞는 적절한 정규화 수준 선택
• 정기적인 데이터베이스 성능 모니터링 필요

결론

데이터베이스 설계는 단순한 기술적 작업이 아니라 비즈니스 성공의 핵심 요소며 정규화, ERD, 무결성 제약조건 등을 종합적으로 고려하여 효율적이고 확장 가능한 데이터베이스 시스템을 구축할 수 있다.