24.07.10 CS

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정규화(Normalization)

• 데이터의 중복을 줄이고, 무결성을 향상시킬 수 있는 정규화에 대해 알아보자

Normalization

• 중복된 데이터를 허용하지 않는 것이다.
• 중복된 데이터를 만들지 않으면, 무결성을 유지할 수 있고, DB 저장 용량 또한 효율적으로 관리할 수 있다.

목적

• 데이터의 중복을 없애면서 불필요한 데이터를 최소화시킨다.
• 무결성을 지키고, 이상 현상을 방지한다.
• 테이블 구성을 논리적이고 직관적으로 할 수 있다.
• 데이터베이스 구조를 확장에 용이해진다.

과정

• 정규화에는 여러가지 단계가 있지만, 대체적으로 1~3단계 정규화까지의 과정을 거친다.
• 제 1정규화(1NF)
  • 테이블 컬럼이 원자값(하나의 값)을 갖도록 테이블을 분리시키는 것을 말한다.
  • 만족해야 할 조건
    • 어떤 릴레이션에 속한 모든 도메인이 원자값만으로 되어 있어야 한다.
    • 모든 속성에 반복되는 그룹이 나타나지 않는다.
    • 기본키를 사용하여 관련 데이터의 각 집합을 고유하게 식별할 수 있어야 한다.
• 제 2정규화(2NF)
  • 테이블의 모든 컬럼이 완전 함수적 종속을 만족해야 한다.
  • 조금 쉽게 말하면, 테이블에서 기본키가 복합키(키1, 키2)로 묶여있을 때, 두 키 중 하나의 키만으로 다른 컬럼을 결정지을 수 있으면 안된다.
• 제 3정규화(3NF)
  • 2NF가 진행된 테이블에서 이행적 종속을 없애기 위해 테이블을 분리하는 것이다.
  • 아래 두가지 조건을 만족시켜야 한다.
    • 릴레이션이 2NF에 만족한다.
    • 기본키가 아닌 속성들은 기본키에 의존한다.

DB 트랜잭션(Transaction)

• 데이터베이스의 상태를 변화시키기 위해 수행하는 작업 단위이다.
• 상태를 변화시킨다는 것은 SQL 질의어를 통해 DB에 접근하는 것을 의미한다.
• 작업 단위
  • 많은 SQL 명령문들을 사람이 정하는 기준에 따라 정하는 것을 의미한다.

트랜잭션의 특징

• 원자성(Atomicity)
  • 트랜잭션이 DB에 모두 반영되거나, 혹은 전혀 반영되지 않아야 한다.
• 일관성(Consistency)
  • 트랜잭션의 작업 처리 결과는 항상 일관성이 있어야 한다.
• 독립성(Isolation)
  • 둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되고 있을 때, 어떤 트랜잭션도 다른 트랜잭션 연산에 끼어들 수 없다.
• 지속성(Durability)
  • 트랜잭션이 성공적으로 완료되었으면, 결과는 영구적으로 반영되어야 한다.
• Commit
  • 하나의 트랜잭션이 성공적으로 끝났고, DB가 일관성있는 상태일 때 이를 알려주기 위해 사용하는 연산이다.
• Rollback
  • 하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 트랜잭션 원자성이 깨진 경우, transaction이 정상적으로 종료되지 않았을 때, last consistent state로 rollback 할 수 있다.

Transaction 관리를 위한 DBMS의 전략

1. DBMS의 구조
   • 크게 2가지로 나뉜다.
     • Query Processor(질의 처리기)
     • Storage System(저장 시스템)
   • 입출력 단위
     • 고정 길이의 page 단위로 disk에 읽거나 쓴다
   • 저장 공간
     • 비휘발성 저장 장치인 disk에 저장, 일부분을 Main Memory에 저장된다.
2. Page Buffer Manage or Buffer Manager
   • DBMS의 Storage System에 속하는 모듈 중 하나로, Main Memory에 유지하는 페이지를 관리하는 모듈이다.
   • Buffer 관리 정책에 따라, UNDO 복구와 REDO 복구가 요구되거나 그렇지 않게 되므로, transaction 관리에 매우 중요한 결정을 가져온다.
3. UNDO
   • 수정된 Page들이 Buffer 교체 알고리즘에 따라 디스크에 출력 될 수 있는데, Buffer 교체는 transaction 과는 무관하게 buffer의 상태에 따라서 결정된다. 이로 인해, 정상적으로 종료되지 않은 transaction이 변경한 page들은 원상 복구 되어야 하는데 이 복구를 UNDO라고 한다.
   • 2개의 정책
     • Steal
       • 수정된 페이지를 언제든지 디스크에 쓸 수 있는 정책
       • 대부분의 DBMS가 채택하는 Buffer 관리 정책이다.
       • UNDO logging과 복구를 필요로 한다.
     • ¬steal : 수정된 페이지들을 EOT (End Of Transaction)까지는 버퍼에 유지하는 정책
       • UNDO 작업이 필요하지 않지만, 매우 큰 메모리 버퍼가 필요함.
4. REDO
   • 이미 commit한 transaction의 수정을 재반영하는 복구 작업이다.
   • Buffer 관리 정책에 영향을 받는다.
     • transaction이 종료되는 시점에 해당 transaction이 수정한 page를 디스크에 쓸 것인가 아닌가가 기준이다.
   • 2개의 정책
     • FORCE
       • 수정했던 모든 페이지를 Transaction commit 시점에 disk에 반영한다
       • transaction이 commit 되었을 때 수정된 페이지들이 disk 상에 반영되므로 redo가 필요 없다.
     • ¬FORCE : commit 시점에 반영하지 않는 정책이다.
       • transaction이 disk 상의 db에 반영되지 않을 수 있기에 redo 복구가 필요하다. (대부분의 DBMS 정책)