1장 - 논리 데이터베이스 설계 | 섹션1. 데이터베이스 설계, 섹션2. 데이터 모델의 개념, 섹션3. E-R(개체-관계)모델

2024년도 시나공 필기 책 내용 정리 

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섹션1. 데이터베이스 설계

 

1. 데이터베이스 설계의 개념

 

• 사용자의 요구를 분석하여 그것들을 컴퓨터에 저장할 수 있는 데이터베이스의 구조에 맞게 변형한 후 특정 DBMS로 데이터베이스를 구현하여 일반 사용자들이 사용하게 하는 것

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2. 데이터베이스 설계 시 고려사항

 

• 무결성 : 삽입, 삭제, 갱신 등의 연산 후에도 데이터베이스에 저장된 데이터가 정해진 제약 조건을 항상 만족해야함
• 일관성 : 데이터베이스에 저장된 데이터들 사이나, 특정 질의에 대한 응답이 처음부터 끝까지 변함없이 일정해야 함
• 회복 : 시스템에 장애가 발생했을 때 장애 발생 직전의 상태로 복구할 수 있어야 함
• 보안 : 불법적인 데이터의 노출 또는 변경이나 손실로부터 보호할 수 있어야 함
• 효율성 : 응답시간의 단축, 시스템의 생산성, 저장 공간의 최적화 등이 가능해야 함
• 데이터베이스 확장 : 데이터베이스 운영에 영향을 주지 않으면서 지속적으로 데이터를 추가할 수 있어야 함

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3. 데이터베이스 설계 순서

 

1. 요구 조건 분석 : 요구 조건 명세서 작성
2. 개념적 설계 : 개념 스키마, 트랜잭션 모델링, E-R모델
3. 논리적 설계 : 목표 DBMS에 맞는 논리 스키마 설계, 트랜잭션 인터페이스 설계
4. 물리적 설계 : 목표 DBMS에 맞는 물리적 구조의 데이터로 변환
5. 구현 : 목표 DBMS의 DDL(데이터 정의어)로 데이터베이스 생성, 트랜잭션 작성

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4. 요구 조건 분석

 

• 데이터베이스를 사용할 사람들로부터 필요한 용도를 파악하는 것
• 데이터베이스 사용자에 따른 수행 업무와 필요한 데이터의 종류, 용도, 처리 형태, 흐름, 제약 조건 등을 수집
• 수집된 정보를 바탕으로 요구 조건 명세를 작성

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5. 개념적 설계(정보 모델링, 개념화)

 

• 정보의 구조를 얻기 위하여 현실 세계의 무한성과 계속성을 이해하고 다른 사람과의 통신하기 위하여 현실 세계에 대한 인식을 추상적 개념으로 표현하는 과정
• 개념적 설계 단계에서는 개념 스키마 모델링과 트랜잭션 모델링을 병행 수행하고 요구 분석 단계에서 나온 결과인 요구 조건 명세서를 DBMS에 독립적인 E-R다이어그램으로 작성하고 개념 스키마를 설계

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6. 논리적 설계(데이터 모델링)

 

• 논리적 설계 단계란 현실 세계에서 발행하는 자료를 컴퓨터가 이해하고 처리할 수 있는 물리적 저장장치에 저장할 수 있도록 변환하기 위해 특정 DBMS가 지원하는 논리적 자료 구조로 변환(mapping)시키는 과정
• 개념 세계의 데이터를 필드로 기술된 데이터 타입과 이 데이터 타입들 간의 관계로 표현되는 논리적 구조의 데이터로 모델화
• 개념 스키마를 평가 및 정제하고 DBMS에 따라 서로 다른 논리적 스키마를 설계하는 단계
• 트랜잭션의 인터페이스를 설계하고 관계형 데이터베이스라면 테이블을 설계하는 단계

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7. 물리적 설계(데이터 구조화)

 

• 논리적 구조로 표현된 데이터를 디스크 등의 물리적 저장장치에 저장할 수 있는 물리적 구조의 데이터로 변환하는 과정
• 다양한 데이터베이스 응용에 처리 성능을 얻기 위해 데이터베이스 파일의 저장 구조 및 엑세스 경로를 결정
• 저장 레코드의 양식, 순서, 접근 경로, 조회가 집중되는 레코드와 같은 정보를 사용하여 데이터가 컴퓨터에 저장되는 방법을 묘사
• 물리적 설계 시 고려할 사항 : 트랜잭션 처리량, 응답 시간, 디스크 용량, 저장공간의 효율화 등

*저장 레코드의 양식: 물리적 데이터베이스 구조의 기본 데이터 저장 단위임, 데이터 타입과 데이터 값의 분포, 접근 빈도 등을 고려하여 설계해야 함

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8. 데이터베이스 구현

 

• 논리적 설계 단계와 물리적 설계 단계에서 도출된 데이터 베이스 스키마를 파일로 생성하는 과정
• 사용하려는 특정 DBMS의 DDL(데이터 정의어)을 이용하여 데이터베이스 스키마를 기술한 후 컴파일하여 빈 데이터베이스 파일을 생성
• 생성된 빈 데이터베이스 파일에 데이터를 입력
• 응용 프로그램을 위한 트랜잭션을 작성
• 데이터베이스 접근을 위한 응용 프로그램을 작성

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섹션2. 데이터 모델의 개념

 

1. 데이터 모델의 정의

 

• 현실 세계의 정보들을 컴퓨터에 표현하기 위해서 단순화, 추상화하여 체계적으로 표현한 개념적 모형임
• 데이터, 데이터의 관계, 데이터의 의미 및 일관성, 제약 조건 등을 기술하기 위한 개념적 도구들의 모임
• 데이터베이스 설계과정에서 데이터의 구조(schema)를 논리적으로 표현하기 위해 사용되는 지능적 도구
• 데이터 모델 구성 요소 : 개체, 속성, 관계
• 데이터 모델 종류 : 개념적 데이터 모델, 논리적 데이터 모델, 물리적 데이터 모델(실제 컴퓨터에 데이터가 저장되는 방법을 저의하는 물리 데이터베이스 설계 과정)
• 데이터 모델에 표시할 요소 : 구조, 연산, 제약 조건

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2. 데이터 모델의 구성 요소

 

• 개체(Entity) : 데이터베이스에 표현하려는 것으로, 사람이 생각하는 개념이나 정보단위 같은 현실 세계의 대상체
• 속성(Attribute) : 데이터의 가장 작은 논리적 단위로서 파일 구조상의 데이터 항목 또는 데이터 필드에 해당됨
• 관계(Relationship) : 개체 간의 관계 또는 속성 간의 논리적인 연결을 의미함

관계의 형태

 

• 일 대 일(1:1) : 개체 집합 A의 각 원소가 개체 집합 B의 원소 한개와 대응하는 관계
• 일 대 다(1:N) : 개체 집합 A의 각 원소는 개체 집합 B의 원소 여러개와 대응하고 있지만 개체 집합 B의 원소는 개체 집합 A의 원소 한 개와 대응하는 관계
• 다 대 다(N:N) : 개체 집합 A의 각 원소와 개체 집합 B의 원소가 서로의 원소 여러개와 대응하는 관계

https://lipcoder.tistory.com/328 / 출처

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3. 개념적 데이터 모델

 

• 현실 세계에 대한 인간의 이해를 돕기 위해 현실 세계에 대한 인식을 추상적 개념으로 표현하는 과정
• 속성들로 기술된 개체 타입과 이 개체 타입들 간의 관계를 이용하여 현실 세계를 표현함
• 현실 세계에 존재하는 개체를 인간이 이해할 수 있는 정보구조로 표현하기 때문에 정보 모델이라고도 함
• 대표적인 개념적 데이터 모델 : E - R 모델

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4. 논리적 데이터 모델

 

• 개념적 모델링 과정에서 얻은 개념적 구조를 컴퓨터가 이해하고 처리할 수 있는 컴퓨터 세계의 환경에 맞도록 변환하는 과정
• 필드로 기술된 데이터 타입과 이 데이터 타입들 간의 관계를 이요하여 현실 세계를 표현
• 단순히 데이터 모델이라고 하면 논리적 데이터 모델을 의미함
• 특정 DBMS는 특정 논리적 데이터 모델 하나만 선정하여 사용함
• 데이터 간의 관계를 어떻게 표현하느냐에 따라 관계 모델, 계층 모델, 네트워크 모델로 구분함

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5. 데이터 모델에 표시할 요소

 

• 구조(Stucture) : 논리적으로 표현된 개체 타입들 간의 관계로서 데이터 구조 및 정적 성질을 표현함
• 연산(Operation) : 데이터베이스에 저장된 실제 데이터를 처리하는 작업에 대한 명세, 데이터베이스를 조작하는 기본 도구
• 제약 조건(Constraint) : 데이터베이스에 저장될 수 있는 실제 데이터의 논리적인 제약 조건

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섹션3. E-R(개체-관계)모델

 

1. E-R(Entity - Relationship, 개체 - 관계) 모델의 개요

 

• 개념적 데이터 모델의 가장 대표적인 것으로 1976년 피터 첸(Peter Chen)에 의해 제안되고 기본적인 구성 요소가 정립 됨
• 개체와 개체 간의 관계를 기본 요소로 이용하여 현실 세계의 무질서한 데이터를 개념적인 논리 데이터로 표현하기 위한 방법으로 많이 사용되고 있음
• 개체 타입(Entity Type)과 이들 간의 관계 타입(Relationship Type)을 이용해 현실 세계를 개념적으로 표현함
• 데이터를 개체(Entity), 관계(Relationship), 속성(attribute)로 묘사함
• 특정 DBMS를 고려한 것은 아님
• E-R다이어그램으로 표현하며 1:1, 1:N, N:M 등의 관계 유형을 제한 없이 나타 낼 수 있음
• 최초에는 개체, 관계, 속성과 같은 개념들로 구성되었으나 나중에는 일반화 계층 같은 복잡한 개념들이 첨가되어 확장된 모델로 발전했음

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2. E-R 다이어그램(Entity-Relationship Diagram)

 

• E-R모델의 기본 아이디어를 시각적으로 표현하기 위한 그림으로 실체 간의 관계는 물론 조직, 사용자, 프로그램, 데이터 등 시스템 내에서 역할을 가진 모든 실체들을 표현

https://hyeonukdev.github.io/2020/05/14/Engineer_Information_Processing/ch12_%EB%85%BC%EB%A6%AC%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0%EB%B2%A0%EC%9D%B4%EC%8A%A4%EC%84%A4%EA%B3%84/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0%EB%AA%A8%EB%8D%B8%EB%A7%81%EB%B0%8F%EC%84%A4%EA%B3%84/%EA%B0%9C%EC%B2%B4%EA%B4%80%EA%B3%84%EB%AA%A8%EB%8D%B8/  , https://blog.naver.com/kkh0977/222221432257 / 출처