[Database] 데이터 모델링의 이해

데이터 모델링의 이해

모델링(Modeling)

• 의미
  • 정보 시스템을 구축하기 위한 데이터 관점의 업무 분석 기법
  • 현실 세계의 데이터를 추상화, 형상화, 단순화, 정확화하기 위해 약속된 표기법에 의해 표현하는 과정
  • DB를 구축하기 위한 분석/ 설계의 과정

• 특징
  • 현실 세계를 일정한 형식에 맞추어 표현하는 추상화의 의미
  • 시스템 구현을 포함한 업무 분석 및 업무 형상화의 목적
  • 복잡한 현실을 제한된 언어나 표기법을 통해 이해하기 쉽게 하는 단순화의 의미
  • 애매모호함을 제거하고 누구나 이해 가능하도록 정확하게 현상 기술하는 정확화의 의미

• 모델링 관점
  • 데이터 관점(What)
  • 프로세스 관점(How)
  • 상관 관점(Interaction)

• 필요성
  • 업무 정보를 구성하는 기초가 되는 정보들을 일정한 표기법으로 표현해 업무 내용을 정확하게 분석하는 목적
  • 분석된 모델을 가지고 DB를 생성해 개발 및 데이터 관리에 사용하기 위한 목적
  • 데이터 모델링 자체로서 업무의 흐름을 설명하고 분석하기 위한 목적

• 유의점
  • 중복(Duplication)
    • DB가 여러 장소에 같은 정보를 저장하지 않도록 중복성 최소화
  • 비유연성(Inflexibility)
    • 데이터의 정의를 데이터 사용 프로세스와 분리해 작은 변화가 DB에 큰 영향을 주지 않도록 최소화
  • 비일관성(Inconsistence)
    • 데이터 간의 상호 연관 관계에 대해 명확하게 정의하여 일관성 있게 데이터가 유지되도록 함

• 방법
  • 개념적 데이터 모델링
    • 추상화 수준이 높고 업무중심적이고 포괄적인 수준의 모델링 진행(추상적)
      • 전사적 데이터 모델링, EA수립 시 많이 이용
      • 엔티티-관계 다이어그램 생성
  • 논리적 데이터 모델링
    • 시스템으로 구축하고자 하는 업무에 대해 key, 속성, 관계 등을 정확하게 표현, 재사용성 높음
      • 정규화 수행
  • 물리적 데이터 모델링
    • 실제로 데이터베이스에 이식할 수 있도록 성능, 저장 등 물리적 성격 고려(구체적)

• DB 스키마 구조
  • 개념 스키마(Conceptual Schema)
    • 모든 사용자 관점을 통합한 조직 전체 관점의 통합적 표현
    • DB에 저장되는 데이터와 그들간의 관계를 표현하는 스키마
    • 데이터 모델링은 통합 관점의 뷰를 가지고 있는 개념 스키마를 만들어가는 과정
  • 내부 스키마(Internal Schema)
    • 내부 단계, 내부 스키마로 구성
    • DB가 물리적으로 저장된 형식의 스키마
    • 물리적 장치에서 데이터가 실제적으로 저장되는 방법을 표현하는 스키마
  • 외부 스키마(External Schema)
    • 개별 사용자 단계(View 단계, 여러 개의 사용자 관점으로 구성)로서 개인이 보는 개인 DB 스키마
    • DB의 개별 사용자나 응용프로그래머가 접근하는 DB 정의

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엔티티(Entity), 속성(Attribute), 관계(Relationship)

• 엔티티의 정의
  • 사람, 장소, 물건, 사건, 개념 등의 명사에 해당한다.
  • 업무상 관리가 필요한 관심사에 해당한다.
  • 저장이 되기 위한 어떤 것(Thing)이다.

• ERD
  • 1976년 피터첸에 의해 Entity-Relationship Model 표기법이 만들어짐
  • 일반적 ERD 작성법
    • Entity 도출 → Entity 배치 → 관계 설정 → 관계명 기술
  • 관계의 명칭은 관계 표현에 있어 매우 중요한 부분
  • 가장 중요한 Entity를 왼쪽 상단에 배치, 이것을 중심으로 사람의 눈이 따라가기 편리한 데이터 모델 작성

• ERD 작성 순서
  1. Entity를 그린다.
  2. Entity를 적절하게 배치한다.
  3. Entity 간 관계를 설정한다.
  4. 관계명을 기술한다.
  5. 관계의 참여도를 기술한다.
  6. 관계의 필수 여부를 기술한다.

• Entity 특징
  • 반드시 해당 업무에서 필요하고 관리하고자 하는 정보여야 한다
  • 유일한 식별자에 의해 식별이 가능해야 한다
  • 영속적으로 존재하는 두 개 이상의 인스턴스의 집합이어야 한다
  • 업무 프로세스에 의해 이용되어야 한다
  • 반드시 속성이 있어야 한다
  • 다른 Entity와 최소 한 개 이상의 관계가 있어야 한다.(단, 공통 코드, 통계성 Entity는 관계 생략 가능)

• 발생 시점에 따른 Entity 분류
  • 기본/ 키 엔티티(Fundamental/ Key Entity)
    • 업무에 원래 존재하는 정보로 다른 Entity 와의 관계에 의해 생성되지 않고 독립적 생성 가능
    • 다른 Entity의 부모 역할
    • 다른 엔티티의 주식별자를 상속받지 않고 자신의 고유한 주 식별자를 갖는다
    • ex) 상품, 사원, 부서 등
  • 중심 엔티티(Main Entity)
    • 기본 Entity로부터 발생하며, 업무에 있어서 중요한 역할을 담당하며 데이터량이 많이 발생되고 다른 Entity와의 관계를 통해 행위 Entity 생성
    • ex) 계약, 주문, 매출 등
  • 행위 엔티티(Active Entity)
    • 두 개 이상의 부모 Entity로부터 발생하며 자주 내용이 바뀌거나 데이터량이 증가한다
    • 분석 초기 단계보다는 상세 설계 단계나 프로세스와 상관 모델링을 진행하면서 도출될 수 있다.
    • ex) 근무 이력, 주문 목록 등

• Entity 명명
  • 가능하면 현업 업무에서 사용하는 용어 사용
  • 가능하면 약어 사용 X
  • 단수명사 사용
  • 모든 Entity이름은 유일해야 한다
  • 생성 의미대로 이름 부여

• Entity, 인스턴스, 속성, 속성 값의 관계
  • 한 개의 엔티티는 두 개 이상의 인스턴스 집합이어야 한다
  • 한 개의 엔티티는 두 개 이상의 속성을 갖는다
  • 한 개의 속성은 한 개의 속성 값을 갖는다

• 엔티티(Entity) = 테이블
  • 엔티티는 업무에서 필요하고 유용한 정보를 저장하고 관리하기 위한 집합적인 것.
  • 개념, 사건, 장소 등의 명사

• 속성(Attribute) = 컬럼
  • 속성은 업무에서 필요로 하는 인스턴스에서 의미상 더 이상 분리되지 않는 최소의 데이터 단위
  • Entity에 대한 자세하고 구체적인 정보를 나타냄
  • 하나의 Entity는 두 개 이상의 속성을 가짐
  • 속성도 집합임

• 속성의 특성에 따른 분류
  • 기본 속성
    • 원래 가지고 있어야하는 속성으로 업무로부터 추출된 일반적인 속성
  • 설계 속성
    • 원래 존재하지는 않지만 데이터모델링이나 업무 규칙화를 위해 설계자가 추가한 속성
  • 파생 속성
    • 데이터 조회할 때 빠른 성능을 낼 수 있도록 하기 위해 원래 속성 값을 계산해 저장할 수 있게 만든 속성

• 속성 명칭 부여
  • 해당 업무에서 사용하는 이름 부여
  • 서술식 속성명 사용X
  • 약어 사용 가급적 지양
  • 전체 데이터 모델에서 유일성 확보하는 것이 좋음

• 인스턴스(Instance) = 행
  • 인스턴스는 데이터베이스에 저장된 데이터 내용의 전체 집합을 의미

• 도메인(Domain)
  • 애트리뷰트 값의 범위
  • 값의 타입과 크기, 제약사항 설정
  • char(1) 과 같이 타입과 사이즈를 지정하는 것을 도메인이라고 한다.

• 테이블
  • 개념, 논리 모델링을 거쳐 물리 모델링을 통해 엔티티를 기반으로 실제 물리적인 데이터를 저장하는 공간

• 릴레이션R
  • 관계형 데이터 모델을 구성할 때 사용
  • 릴레이션R 스키마와 인스턴스로 구분
  • 릴레이션R은 속성,튜플,원자값,도메인,인스턴스 용어를 사용

• 릴레이션R 스키마
  • 릴레이션 이름(테이블명)과 애트리뷰트(속성)를 릴레이션 스키마라고 한다.
  • 개발자가 보는 테이블 명세서/정의서로 이해하면 된다.

• 릴레이션R 인스턴스
  • 테이블을 만들면 해당 컬럼들에 값이 채워진다
  • 테이블의 전체 데이터를 인스턴스라고 하며, 튜플의 집합이라고도 한다.
  • 릴레이션R 스키마와 인스턴스를 인스턴스R이라고 한다.

• 튜플(tuple) = 인스턴스
  • 관계형 데이터 모델에서 부르는 인스턴스와 같은 의미
  • 테이블의 모든 행(데이터)를 말한다.

• 차수
  • 릴레이션의 속성 개수
  • 컬럼 5개 → 5차 릴레이션R

• 카디널리티(Cardinality)
  • 튜플의 수
  • select count(*) from table 의 결과

• 엔티티, 릴레이션, 테이블 관계
  • 개념 모델링 시 추출한 개체를 엔티티
  • 논리 모델링을 통해 물리 모델링으로 엔티티를 테이블로 구성
  • 테이블을 관계형 데이터 모델로 정의할 때 릴레이션

• 관계(Relationship)
  • 의미
    • 존재에 의한 관계와 행위에 의한 관계로 구분될 수 있으나, ERD 에서는 단일화된 표기법 사용
    • UML에는 클래스 다이어그램 관계 중 연관관계와 의존관계가 있고 이것은 실선과 점선의 표기법 사용
    • 부서와 사원 Entity 간의 소속 관계는 존재에 의한 관계
    • 주문과 배송 Entity 간의 배송 근거 관계는 행위에 의한 관계
  • 표기법
    • 관계명(Membership)
      • 관계의 이름
    • 관계차수(Cardinality)
      • 1:1, 1:M, M:N
    • 선택성, 관계 선택사양(Optionality)
      • 필수 관계, 선택 관계
  • 관계 도출 체크 사항
    • 두 개의 Entity 사이에 관심 있는 연관 규칙 존재 여부
    • 두 개의 Entity 사이에 정보의 조합 발생 여부
    • 업무 기술서, 장표에 관계 연결을 가능하게 하는 동사 여부
    • 업무 기술서, 장표에 관계 연결에 대한 규칙 서술 여부
  • 관계 읽기
    • 기준 Entity를 한 개(One) 또는 각(Each)으로 읽음
    • 대상(Target) Entity의 관계 참여도 즉 개수(하나, 하나 이상)를 읽음
    • 관계 선택사양과 관계명을 읽음

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식별자(Identifier)

• 종류
  • 대표성 여부
    • 주 식별자
      • 인스턴스를 유일하게 구별할 수 있고, 참조관계를 연결할 수 있음
    • 보조 식별자
      • 유일하게 구분 가능하지만, 대표성을 가지지 못해 참조관계 연결 불가능
  • 스스로 생성 여부
    • 내부 식별자
      • Entity 내부에서 스스로 만들어지는 식별자
    • 외부 식별자
      • 타 Entity와의 관계를 통해 타 Entity로 부터 받아오는 식별자
  • 속성의 수
    • 단일 식별자
      • 하나의 속성으로 구성된 식별자
    • 복합 식별자
      • 둘 이상의 속성으로 구성된 식별자
  • 대체여부
    • 본질 식별자
      • 업무(비즈니스)에 의해 만들어지는 식별자
    • 인조 식별자
      • 업무로 만들어지진 않지만, 원조 식별자가 복잡한 구성을 가져서 인위로 만든 식별자

• 주 식별자 특징
  • 유일성
    • 주 식별자에 의해 Entity내 모든 인스턴스들을 유일하게 구분함
  • 최소성
    • 주 식별자를 구성하는 속성의 수는 유일성을 만족하는 최소의 수가 되어야함
  • 불변성
    • 주 식별자가 한 번 특정 Entity에 지정되면 그 식별자의 값은 변하지 않아야 함
  • 존재성
    • 주 식별자가 지정되면 반드시 데이터 값이 존재(NULL 허용 X)

• 주 식별자 도출 기준
  • 해당 업무에서 자주 이용되는 속성을 주 식별자로 지정
  • 명칭, 내역 등과 같이 이름으로 기술되는 것들은 중복의 가능성이 있어 주 식별자로 지정 X
  • 복합으로 주 식별자를 구성할 경우 너무 많은 속성을 포함하지 않도록 함
  • 자주 수정되지 않는 속성을 주 식별자로 지정

• 식별자와 비식별자

항목	식별자	비식별자
목적	강한 연결관계 표현	약한 연결관계 표현
자식 주식별자 영향	자식 주식별자 구성에 포함	자식 일반 속성에 포함
표기법	실선	점선
연결 고려사항	반드시 부모 Entity 종속	약한 종속 관계
	자식 주식별자 구성에 부모 주식별자 포함 필요	자식 주식별자 구성을 독립적으로 구성
	상속받은 주식별자 속성을 타 Entity에 이전 필요	자식 주식별자 구성에 부모 주식별자 부분 필요
		상속받은 주식별자 속성을 타 Entity에 차단 필요
		부모쪽의 관계참여가 선택관계

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