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M:M 관계 해소

M:M 관계의 의미

M:M 관계는 논리 데이터 모델링 과정에서 많이 나타난다. 이러한 관계는 데이터 모델이 아직 덜 완성된 모습이라고 할 수 있다. 그래서 M:M 관계는 최종적으로 완성된 데이터 모델에는 존재할 수 없는 형태라고 할 수 있다.

·         실제 업무 중 대부분은 M:M 관계이다. 즉, 기업이 관리하고 있는 많은 데이터 중에서 기업의 업무 내용에 해당하는 데이터가 이러한 M:M 관계로 표현되고 향후에 모델링이 더 진행됨에 따라 이것 이 해소된다.

·         키 엔터티와 키 엔터티 간에는 대부분 M:M 관계이다. 그래서 데이터 모델 상세화 단계에서 이러 도출되기도 한다.

·         지속적으로 발생? 관계에 의해서 생겨난 엔터티라고 볼 수 있다.

M:M 관계 해소의 의의

M:M 관계는 불특정 관계로도 알려져 있으며, 데이터 구조에 있어서 어떠한 실제적 방법으로도 구 현이 불가능하다. 이것이 이 관계를 해결하는데 충분한 이유이지만, 데이터 모델 구축 작업 초기에 그렇게 하는 데에는 또 다른 동기가 있다.

·         M:M 릴레이션십은 새로운 릴레이션 엔터티를 추가하여 M:1 관계로 변경한다.

·         연관 실체(associative, relational) 엔터티는 M:M 관계 미결시 간과해 버렸을 추가 업무 규칙 또 는 업무 논리??의됨에 따라 하위유형(subtype) 계 층 구조가 연관 실체로부터 나타나기 쉽다는 점, 분석 초기에 M:M 관계가 해결되지 않은 모델에 서 이들이 간과된다는 점이다.

·         M:M 관계는 데이터 종속성에 대한 결정을 어렵게 하여, 모델의 논리적 완성과 부분집합 식별 능 력을 제한한다.

·         M:M 관계 해결시까지 모델은 불안정 상태에 머물 것이다. 모델은 정규화되지 못하고, 모델에 대 한 문서화 작업도 완비되지 못할 것이다.

·         [그림 1]에서와 같이 제품 엔터티와 공급자 엔터티 간에는 M:M 관계가 존재한다. 이 관계 는 제품 공급이라는 업무 내용에 의해서 두 엔터티 간에 생겨난 M:M 관계이다.

·         이 관계가 해소된 결과로 공급제품목록이라는 새로운 엔터티가 만들어지고 또한 각각의 두 엔터티 즉 제품, 공급자와 1:M 의 관계를 부모로서 가지게 된다.

참조무결성 규칙 정의

·         관계 테이블의 모든 외부 식별자 값은 관련 있는 관계 테이블의 모든 주 식별자 값이 존재해야 한다.

·         실체의 주 식별자(PK)와 마찬가지로 외부 식별자(FK)도 데이터 무결성에 관한 업무 규칙을 내포 하고 있다.

·         데이터베이스 설계 관점에서 선택하지 말고, 사용자의 업무 규칙에 따라 적절한 규칙을 선택한다.

입력 규칙

자식 실체의 인스턴스(Instance)를 입력할 때 참조무결성 규칙의 종류는 다음과 같다.

1) Dependent

대응되는 부모 실체에 인스턴스가 있는 경우에만 자식 실체에 입력을 허용한다.

2) Automatic

자식 실체 인스턴스의 입력을 항상 허용하고, 대응되는 부모 건이 없는 경우 이를 자동 생성한다.

3) Nullify

자식 실체 인스턴스의 입력을 항상 허용하고, 대응되는 부모 건이 없는 경우 자식 실체의 참조키 (FK)를 Null 값으로 처리한다.

4) Default

자식 실체 인스턴스의 입력을 항상 허용하고, 대응되는 부모 건이 없는 경우 참조키(FK)를 지정된 기본 값으로 처리한다.

5) Customized

특정한 검증 조건이 만족되는 경우에만 자식 실체 인스턴스의 입력을 허용한다.

6) No Effect

자식 실체 인스턴스의 입력을 조건 없이 허용한다.

삭제 규칙

부모 실체의 인스턴스를 삭제할 때(또는 그것의 주 식별자를 수정할 때) 사용되는 무결성 규칙은 다음과 같다.

1) Restrict

대응되는 자식 실체의 인스턴스가 없는 경우에만 부모 실체 인스턴스 삭제를 허용한다.

2) Cascade

부모 실체 인스턴스의 삭제를 항상 허용하고, 대응되는 자식 실체의 인스턴스를 자동 삭제한다.

3) Nullify

부모 실체 인스턴스의 삭제를 항상 허용하고, 대응되는 자식 실체의 인스턴스가 존재하면, 그것의 참 조키(FK)를 Null 값으로 수정한다.

4) Default

부모 실체 인스턴스의 삭제를 항상 허용하고, 대응되는 자식 실체의 인스턴스가 존재하면, 그것의 참 조키(FK)를 기본 값으로 수정한다.

5) Customized

특정한 검증 조건이 만족되는 경우에만 부모 실체 인스턴스의 삭제를 허용한다.

6) No Effect

 출처 : DB 포탈 사이트 DBguide.net

정규화(Normalization)

정규화는 논리적 데이터 모델을 일관성이 있고 중복을 제거하여 보다 안정성을 갖는 바람직한 자 료구조로 만들기 위해 여러 단계를 거친다. 그 단계는 제 1차 정규형에서부터 제 5차 정규형과 BCNF(Boyce-Codd Normal Form)까지로 구성되어 있다. 대체로 적절하고 일관성을 유지하면서 중복이 없는 논리적 데이터 모델을 구축하는 데에는 흔히 3차 정규형이 사용된다.

정규화의 의미

잘 만들어진 데이터 모델이라고 해도 엔터티에 데이터를 삽입, 수정, 삭제할 때 오류가 발생할 개연성을 가지고 있다. 이러한 것들을 통칭해서 변경 이상(Modification Anomaly)이라고 한다. 여기에는 구체적으로 삽입 이상(Insertion Anomaly), 수정 이상(Update Anomaly), 삭제 이상 (Deletion Anomaly) 등이 있다.

변경 이상이 발생하는 엔터티를 그대로 운용하게 되면 데이터가 신뢰할 수 없는 값들로 채워질 가 능성이 있다. 즉, 데이터의 일관성, 무결성을 해칠 가능성이 있는 것이다.

정규화 과정을 통해서 변경 이상의 엔터티를 정규화된 엔터티로 변환하게 된다.

1) 입력 이상

별도의 사실이 발생하기 전까지 원하는 데이터를 삽입할 수 없음. 어떤 데이터를 삽입하려고 할 때 불필요하게 원하지 않는 데이터도 함께 삽입되게 된다.

2) 삭제 이상

일부 정보를 삭제함으로써 유지되어야 할 정보까지도 삭제되는 연대 삭제가 발생한다. 제3장 논리 데이터 모델링

3)갱신 이상

일부 속성 값을 갱신 함으로써 원하지 않는 정보의 이상 현상(무결성 파괴, 정보의 모순성)이 발생 한다.

정규화의 장점

1) 중복값이 줄어든다

궁극적으로 칼럼 간, 레코드 간, 테이블 간에 중복되는 데이터들을 최소화할 수 있다. 이것이 정규 화의 최대 성과라고 할 수 있다. 사실은 모든 장점이 이것에서 시작된다.

2) NULL 값이 줄어든다

전체적으로 NULL 값의 사용이 줄어들게 된다.

3) 복잡한 코드로 데이터 모델을 보완할 필요가 없다

데이터에 중복된 값이 적고, 그 부모가 누구인지가 항상 명시되어 있는 상황에서 데이터의 무결성을 지키기 위한 복잡한 코드를 사용할 필요가 없어진다. 데이터베이스 코드를 작성하는데 복잡한 변환 과정과 조인 질의, NULL 값 처리들이 필요하다는 것은 그 데이터베이스 설계가 문제가 있다는 말이 기도 하다.

4) 새로운 요구 사항의 발견 과정을 돕는다

실제 정규화 과정에서 많은 엔터티 혹은 속성들이 태어나게 된다. 또한 많은 결정 과정에서 업무 담 당자와의 협의를 통해서 현재뿐만 아니라 미래까지도 고려한 요구 사항의 발견 과정이기도 하다.

5) 업무 규칙의 정밀한 포착을 보증한다

정규화 과정을 통하여 많은 복잡한 업무 규칙들이 체계화되고, 규칙의 Value화에도 도움을 주게 된다.

6) 데이터 구조의 안정성을 최대화한다

중복된 값이 최소화되고 모든 정보들이 자기가 있어야 할 자리에 존재하게 되기 때문에 향후 발생 하게 될 모델 변화에도 유연하게 대처할 수 있다.

정규화 단계

1) 1차 정규형 (1NF, First Normal Form)

가) 정의

·         모든 속성은 반드시 하나의 값을 가져야 한다. 즉, 반복 형태가 있?일한 이름을 가져야 한다.

·         레코드들은 서로 간에 식별 가능해야 한다.

나) 정규화 작업

[그림 1] 에서와 같이 고객 엔터티의 계약일 속성의 값이 여러 건이 된다면 1차 정규형을 위배하는 것이 된다.

·         어떤 속성이 다수의 값을 가지고 있다면 M:1 관계의 새로 엔터티를 추가한다.

·         관계형 모델에서는 관계(Relation) 정의상 한 속성이 하나의 값만을 가져야 한다. 그러므로 비정규형 관계는 엄밀히 말하면 관계로 간주할 수 없다.

·         비정규형 관계가 관계로서의 모습을 갖추기 위해선 여러 개의 복합적인 의미를 가지고 있는 속 성이 분해되어 하나의 의미만을 표현하는 속성들로 분해되어야 한다. 즉 속성수가 늘어나야 한 다.

·         비정규형 관계가 관계로서의 모습을 갖추기 위해선 하나의 속성이 하나의 값을 가질수 있어야 하며, 이 조건을 만족시키기 위해선 튜플이 늘어나야 한다. 또는 다른 관계로 분리되어야 한다.

·         분석 또는 모델링 진행 과정에서 발생하며, 최종적인 모델링 완성 단계에서는 나올 수 없다. 그 러나 분석(모델링) 초기 단계에는 상세히 분해된 속성보다는 위와 같은 레벨의 속성 추출이 복잡 도를 줄일 수 있으므로 실전에서는 효율적이고 유리하게 이용될 수도 있다.

2) 2차 정규형 (2NF, Second Normal Form)

가) 정의

·         식별자가 아닌 모든 속성들은 식별자 전체 속성에 완전 종속되어야 한다.

·         이것을 물리 데이터 모델의 테이블로 말하면 기본키가 아닌 모든 칼럼들이 기본키에 종속적이어 야 2차 정규형을 만족할 수 있다는 것이다.

나) 정규화 작업

·         [그림 2]에서와 같이 식별자가 학번 + 코스코드로 이루어진 학과등록 엔터티에서 학번속 성에 평가코드, 평가내역 속성들이 종속적이다. 그렇기 때문에 이것은 2차 정규형을 위반하고 있는 것이다.

·         [그림 2]에서와 같이 식별자가 학번 + 코스코드로 이루어진 학과등록 엔터티에서 코스코 드 속성에 코스명, 기간 속성들이 종속적이다. 그렇기 때문에 이 또한 2차 정규형을 위반하고 있 는 것이다.

·         의미상의 주어 즉, 본질식별자를 알아야 식별자 부분 종속인지를 구분할 수 있다. 제3장 논리 데이터 모델링

·         속성의 의미가 명확해야 종속성을 비교할 수 있다.

·         어떤 속성 식별자 전체에 종속되어 있지 않으면 잘못된 위치이며 새로운 엔터티 즉, 상위 부모 엔터티를 생성하고 UID BAR를 상속받게 된다.

3) 3차 정규형(3NF, Third Normal Form)

가) 정의

2차 정규형을 만족하고 식별자를 제외한 나머지 속성들 간의 종속이 존재하면 안된다. 이것이 3차 정규형을 만족하는 것이다.

나) 정규화 작업

·         [그림 3]에서 학과등록 엔터티에서 평가코드, 평가내역 속성들이 서로 간에 종속적이다. 즉, 평가내역 속성은 평가코드 속성에 종속적이다. 그렇기 때문에 이것은 3차 정규형을 위반하 고 있는 것이다.

·         3차 정규형을 위반하고 있을 시에는 [그림 5-3-11]에서의 평가항목 엔터티처럼 부모 엔터티가 생성되고 그 부모 엔터티로부터 UID Bar가 없는 관계를 상속받게 된다.

4) BCNF 정규형

가) 정의

·         모든 결정자가 키인 릴레이션이 BCNF이다. 반대로 어떠한 결정자 하나라도 키가 아닌 릴레이 션이라면 BCNF가 될 수 없다.

·         기존의 2차 정규형과 3차 정규형을 보완하려는 목적으로 만들어졌다. 즉 부분 종속이나 이행 종 속이 없는 3차 정규형도 변경 이상 현상이 나타날 수 있기 때문이고, 이것은 어떤 Non-Key 속 성이 결정자로 동작하기 때문에 발생한다.

나) 3차 정규형의 문제점

·         한 릴레이션에 여러 개의 후보키(Candidate Key)가 있으며,

·         모든 후보키들이 적어도 둘 이상의 속성으로 이루어지는 복합(Composite) 키이며,

·         모든 후보키들이 적어도 하나 이상의 공통 속성이 포함되는 경우이다.

다) 3차 정규형을 만족하고 BCNF가 아닌 경우

·         각 속성이 단 하나의 값으로 구성된 경우(1차 정규형)

·         Non-Key 속성인 D는 후보키(Candidate Key)인 A+B 또는 B + C 에 완전 함수 종속이므로 2차 정규형에 속한다.

·         또한 Non-Key 속성이 D 하나 뿐이므로 Non-Key 속성 간의 종속 관계가 존재하지 않으므로 제 3차 정규형을 만족한다.