관계형 데이터베이스

Relational Database

데이터 관계를 중심으로 구현한 데이터베이스

• 구조를 나타내는 릴레이션 스키마와 실제 값들인 릴레이션 인스턴스로 구성

이론적 기반

관계형 모델은 집합론에 기반한다. 수학에서 집합은 고유한 객체들의 모음인데, 이와 비슷하게 데이터베이스의 관계(또는 표)는 튜플(행)의 집합으로 볼 수 있으며, 각 튜플은 속성(열)과 값으로 구성된다. 관계형 데이터 모델은 E.F. 코드 박사(Dr. E.F. Codd)가 1970년에 발표한 논문 “A Relational Model for Large Shared Data Banks”에서 처음 제안되었다. 이 논문은 데이터베이스 분야의 혁신을 가져왔으며, 코드 박사는 이 공로로 ACM 튜링 상을 수상했다.

관계형 데이터 표현

이론적 용어와 실무적 용어 2가지가 사용된다. 먼저 이론적 용어를 다루고, 이후 각각에 해당하는 실용적 용어를 다룬다.

이론적 용어 (수학적 모델에서 정의된 용어)

• 릴레이션의 데이터를 표(Table)형태로 표현
• 튜플(Tuple)
  • 릴레이션을 구성하는 각 행(row)을 의미
  • 속성 값의 모임으로 구성
  • 파일 구조에서 레코드
  • 튜플의 수 = 카디날리티(Cardinality)
• 속성(Attribute)
  • 릴레이션을 구성하는 각 열
  • 데이터베이스를 구성하는 가장 작은 논리적 단위
  • 파일 구조의 데이터 필드
  • 속성의 수 = 디그리(Degree)
• 도메인(Domain)
  • 속성이 취할 수 있는 원자값들의 집합
  • ex) 속성이 '성별'일 경우 도메인은 '남자' 또는 '여자'
• 인스턴스(Instance)
  • 속성들에 값이 부여되어 튜플을 이룬 형태
  • 릴레이션에 존재하는 데이터를 지칭
• 릴레이션 상태(State of the Relation)
  • 특정 시점에서 릴레이션의 상태

실용적 용어 (SQL 표준 및 현대 RDBMS에서 사용되는 용어)

이론적 용어	실용적 용어
Relation	테이블(Table)
Attribute	칼럼 헤더(Column Header)
Domain	칼럼이 가질 수 있는 값들(All possible Column Values)
Tuple	행(Row)
Schema of a Relation	테이블 정의(Table Definition)
State of the Relation	데이터가 삽입된 테이블(Populated Table)

릴레이션의 특징

• 모든 튜플은 서로 다른 값을 가진다.
  • 동일한 값이 저장될 수 있으나 별개의 값으로 해석
• 하나의 릴레이션에서 튜플의 순서는 무의미하다.
  • 실무적으로 삽입된 순서이지만, 이는 보장되지 않음
• 각 속성은 릴레이션 내에서 유일한 이름을 가진다.
• 각 속성은 순서를 가질 수 있지만 순서는 중요한 의미를 갖지 않는다.
  • 관리적 용도로 순서를 정해놓을 수 있지만 데이터의 논리적 성격과 무관
• 모든 속성 값은 원자 값(atomic value)을 가진다.

데이터베이스 키

• 슈퍼 키(Super Key)
  • 어떤 릴레이션의 어떠한 튜플들도 같은 값을 가지지 않는 속성, 또는 속성들의 조합
  • 유일성 O / 최소성 X
• 후보 키(Candidate Key)
  • Tuple을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성들의 부분집합
  • 유일성 O / 최소성 O
• 기본 키(Primary Key)
  • 후보키 중 선정된 Key
  • 중복된 값 X / Not Null / 유일성 O / 최소성 O
• 대체 키(Alternate Key)
  • 후보 키 중 선정된 기본 키를 뺀 나머지 키들
  • 유일성 O / 최소성 O
• 외부 키(Foreign Key)
  • 다른 릴레이션의 Primary Key를 참조하는 속성
  • 중복된 값 X / Not Null / 유일성 O / 최소성 O

무결성 제약 조건

Integrity Constraint

• 도메인 제약조건(Domain constraints)
  • 각 속성은 반드시 각 속성의 도메인에 속하는 원자값(atom value)이어야 한다.
  • 각 칼럼은 그 칼럼의 데이터 타입, 범위에 만족하는 값이어야 한다.
• NULL 제약조건(Constraints on NULLS)
  • 각 칼럼은 일반적으론 NULL값을 가질 수 있다.
  • NOT NULL로 설정되어 있다면 NULL값을 가질 수 없다.
• 키 제약조건(Key constraints)
  • 기본 키(Primary key)나 unique 칼럼은 유일성을 가지고 있어야 한다.
• 개체 무결성 제약조건(Entity integrity constraints)
  • 기본 키(Primary key)는 NULL일 수 없다.
  • unique칼럼은 중복되지 않거나, NULL이거나 둘 중 하나이다.
• 참조 무결성 제약조건(Referential integrity constraints)
  • 참조하는 릴레이션의 튜플들의 외부 키(Foreign key) 속성값은 참조되는 릴레이션 튜플의 기본 키(Primary key) 속성값과 일치하거나 NULL 값을 가져야 한다.

데이터베이스 정규화

• 비정규형 : 아래 모든 경우를 만족하지 않는 경우
• 1NF : 모든 도메인이 원자값. 한 에트리뷰트에는 하나의 값만 들어가야 한다.
• 2NF : 부분적 함수 종속을 제거해야 한다. 즉, 완전 함수적 종속 관계를 만족한다.
• 3NF : 이행적 종속 관계를 제거 해야 한다.
• BCNF : 결정자가 모두 후보키인 경우. 어떤 속성도 키가 아닌 속성에 대해서는 완전 종속할 수 없다.
• 4NF : 다치 종속성이 제거 되어야 한다.
• 5NF : 조인 종속성이 만족 되어야 한다.