[SQL] 정규화(Normalization)와 반정규화(De-Normalization)

SQLD 35회 기출문제 오답노트!

 

전에 공부했던 걸로 무지성으로 기출문제 풀어보는 패기... 결과는 52점 처참...

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정규화 (Normalization)

• 정규화는 데이터의 일관성, 최소한의 데이터 중복, 최소한의 데이터 유연성을 위해 데이터를 분해하는 과정이다.
• 정규화된 모델은 분해된 테이블 간에 부서코드로 조인(join)을 수행하며 하나의 합집합으로 만들 수 있다.
• 정규화를 하면 불필요한 데이터를 입력하지 않아도 되기 때문에 중복 데이터가 제거된다.

 

정규화 절차

정규화 절차	설명
제1정규화	- 릴레이션의 속성 값이 모두 원자값(Atmoic Value) 만으로 구성되어야 한다. - 중복값을 제거한다. - 기본키를 설정한다.
제2정규화	- 기본키가 2개 이상의 속성으로 이루어진 경우, 부분 함수 종속성을 제거한다.
제3정규화	- 기본키를 제외한 컬럼 간의 종속성을 제거한다. 이행적 함수 종속성을 제거한다.
BCNF	- 기본키를 제외하고 후보기가 있는 경우, 후보키가 기본키를 종속시키면 분해한다.
제4정규화	- 여러 칼럼들이 하나의 컬럼을 종속시키는 경우, 분해하여 다중값 종속성(다치 종속성)을 제거한다.
제5정규화	- 조인에 의해서 종속성이 발생하는 경우 분해한다.

 

정규화와 반정규화의 성능 이슈

• 정규화는 데이터 조회 시에 조인 연산을 유발하기 때문에 CPU, 메모리를 많이 사용한다.
• 조인으로 인하여 성능이 저하되는 문제를 반정규화로 해결할 수 있다.
• 반정규화는 데이터를 중복시키기 때문에 또 다른 문제점을 발생시킨다.

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부분 함수 종속성 (Partial Functional Dependency)

릴레이션에서 기본키가 복합키일 경우 기본키를 구성하는 속성 중 일부에게 종속된 경우를 부분함수 종속이라고 한다.

위의 테이블에서 기본키는 (이름, 성별) 이다.

 

(이름, 성별) -> 주소

(이름, 성별) -> 지역번호

 

관계가 성립한다.

허나 이외의 관계도 성립한다.

 

기본키의 부분집합인 이름에 대해 (이름) -> (주소)의 관계가 성립한다.

 

이 경우가 기본키가 여러 속성으로 구성되어 있을 경우 기본키를 구성하는 속성 중 일부에게 종속된 경우이다.

 

이행적 함수 종속성 (Transitive Functional Dependency)

릴레이션에서 X, Y, X라는 3개의 속성이 있을 때 X -> Y, Y -> Z 이란 종속 관계가 있을 경우, X -> Z 가 성립될 때 이행적 함수 종속이라고 합니다.

 

즉, X를 알면 Y를 알고 그를 통해 Z를 알 수 있는 경우를 말합니다.

 

회원번호	이름	나이	거주지역
A001	송민지	17	서울
A002	박아람	15	부산
A003	이예은	16	대전

이 릴레이션에서 '회원번호'를 알면 '이름'을 알 수 있고, '이름'을 알면 '나이'도 알 수 있습니다. 따라서 '회원번호'를 알면 '나이'를 알 수 있으므로 이행적 함수 종속 관계 입니다.

 

다중값 종속성 (Multi-Valued Dependency)

한 Relation에서 둘 이상의독립적인 다중값 속성이 존재하는 경우.

위 그림은 학생의 기본정보와 수강과목 동호회등 정보가 들어간 릴레이션이다.

 

수강과목은 3개, 동호회는 2개를 들은 것을 확인 할 수 있다. 하지만 여기서 하나의 과목을 더 듣게 되는 경우 동호회 정보를 넣어줘야하기 때문에 2개의 데이터(새로운 과목명 + 축구, 새로운 과목명 + 서예)를 넣어야 한다.

 

반대로 동호회를 하나 더 들을 경우 3개의 데이터가 추가되어야 한다. 이는 A(학생번호), B(수강과목), C(동호회)를 각각 다중결정하여 발생하는 것으로 불필요한 정보가 중복되는 현상이 발생된다.

 

이를 다중값 종속이라고 한다.

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반정규화 (De-Normalization)

• 정규화된 엔터티, 속성, 관계에 대해 시스템의 성능향상과 개발과 운영(Maintenance)의 단순화를 위해 중복, 톡합, 분리 등을 수행하는 데이터 모델링의 기법
• 성능을 향상시키기 위해 정규화된 데이터 모델에서 중복, 통합, 분리 등을 수행하는 모든과정을 의미한다.
• 반정규화는 조회 속도를 향상시키지만, 데이터 모델의 유연성은 낮아진다.

 

반정규화를 수행하는 이유

• 데이터를 조회할 때 디스크 I/O량이 많아서 성능이 저하되는 경우
• 경로가 너무 멀어 조인으로 인한 성능저하가 예상되거나 칼럼을 계산하여 읽을 때 성능이 저하될 것이 예상되는 경우

* I/O는 입력(Input)/출력(Output)의 약자로, 컴퓨터 및 주변장치에 대하여 데이터를 전송하는 프로그램, 운영 혹은 장치를 일컫는 말

 

반정규화 절차

반정규화 절차	설명
대상 조사 및 검토	데이터 처리 범위, 통계성 등을 확인해서 반정규화 대상을 조사한다.
다른 방법 검토	반정규화를 수행하기 전에 다른 방법이 있는지 검토한다.
반정규화 수행	테이블, 속성, 관계 등을 반정규화 한다.

 

*슈퍼 타입 및 서브 타입 변환 방법

변환 방법	설명
OneToOne Type	슈퍼 타입과 서브 타입을 개별 테이블로 도출한다.
Plus Type	슈퍼 타입과 서브 타입 테이블로 도출한다
Single Type	슈퍼 타입과 서브 타입을 하나의 테이블로 도출한다. 조인 성능이 좋고 관리가 편하다.

 

테이블과 칼럼의 반정규화는 데이터 무결성에 영향을 미치게 되나 관계의 반정규화는 데이터 무결성을 깨뜨릴 위험을 갖지 않고서도 데이터처리의 성능을 향상시킬 수 있는 반정규화의 기법이 된다.

 

데이터 모델 전체가 관계로 연결되어 있고 관계가 서로 먼 친척간에 조인관계가 빈번하게 되어 성능저하가 예상이 된다면 관계의 반정규화를 통해 성능향상을 도모할 필요가 있다.

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슈퍼-서브타입 도출

슈퍼, 서브타입 엔터티 식별자의 도메인은 반드시 같아야한다.

 

슈퍼-서브타입 도출되는 과정 1

 

공통된 데이터만 사원 엔터티에 남기고(슈퍼타입)

기술직, 관리직만의 specialize된 속성들은 별도의 엔터티로 구성(서브타입)

 

슈퍼-서브타입 도출되는 과정2

각 엔터티의 공통된 데이터는 별도의 사원 엔터티로 구성하고(슈퍼타입)

기술직, 관리직만의 specialize된 속성들만 각 엔터티에 남김(서브타입)

두 서브타입간에 교집합이 없을 경우 배타적 exclusive 서브 카테고리 라고 하며, 위 그림과 같이 표기한다.

(기술직일 경우 관리직이 아니다 / 관리직일 경우 기술직이 아니다)

이 부분은 sqld 시험에는 포함되지 않는 내용이라 패스!

 

 

참고

• https://velog.io/@heewonim/DB-정규화와-반정규화
• https://cometruedream.tistory.com/50
• https://velog.io/@mindddi/DB모델링-관계슈퍼-서브타입
• https://dodo000.tistory.com/20
• https://velog.io/@busybean3/데이터베이스-함수-종속성Functional-Dependency

SQLD 문제 출처 : 

https://yunamom.tistory.com/260