테마
스키마와 데이터베이스 설계
스키마(schema)는 데이터베이스에 어떤 데이터가 어떤 구조와 제약으로 들어가는지 적어 둔 명세다. 설계는 현실의 업무를 이 명세로 옮기는 작업이다. 실기 시험은 3단계 스키마(three-schema architecture)의 이름과 뜻, 설계 단계의 순서와 각 단계의 산출물, E-R(Entity-Relationship, 개체-관계) 다이어그램 기호를 단답형으로 묻는다.
3단계 스키마
사용자마다 보고 싶은 데이터는 다르지만 저장 방식까지 사람마다 바꿀 수는 없다. 그래서 ANSI/SPARC 연구 그룹은 1975년에 데이터를 보는 층을 셋으로 나눈 3단계 스키마를 내놓았다. 층을 나누면 한 층을 바꿔도 다른 층이 영향을 덜 받는다.
| 스키마 | 누구의 관점 | 내용 | 개수 |
|---|---|---|---|
| 외부 스키마 | 사용자·응용 프로그램 | 각자 필요한 부분의 논리 구조, 서브 스키마 | 여러 개 |
| 개념 스키마 | 조직 전체 | 전체 데이터와 관계·제약·권한 | 하나 |
| 내부 스키마 | 저장 장치 | 레코드 형식, 저장 순서, 접근 경로 | 하나 |
층 사이가 분리되어 있다는 성질을 데이터 독립성(data independence)이라 한다. 개념 스키마를 바꿔도 외부 스키마가 그대로면 논리적 독립성(logical independence), 내부 스키마를 바꿔도 개념 스키마가 그대로면 물리적 독립성(physical independence)이다.
설계 순서
설계는 다섯 단계이고, 뒤로 갈수록 실제 DBMS(Database Management System, 데이터베이스 관리 시스템)에 가까워진다.
| 순서 | 단계 | 하는 일과 산출물 |
|---|---|---|
| 1 | 요구 조건 분석 | 사용자 요구를 모아 요구 조건 명세서를 쓴다 |
| 2 | 개념적 설계 | DBMS와 무관하게 E-R 다이어그램으로 개념 스키마를 그린다 |
| 3 | 논리적 설계 | 목표 DBMS의 자료 구조(관계형이면 테이블)로 바꾼다 |
| 4 | 물리적 설계 | 저장 레코드 형식, 인덱스 같은 접근 경로를 정한다 |
| 5 | 구현 | DDL(Data Definition Language, 데이터 정의어)로 실제 데이터베이스를 만든다 |
개념적 설계는 현실을 추상적 개념으로 표현하는 단계라 **정보 모델링(information modeling)**이라고도 하고, 트랜잭션 모델링(transaction modeling)을 함께 한다. 논리적 설계는 그 개념을 컴퓨터가 처리할 구조로 옮기는 **데이터 모델링(data modeling)**이고, 여기서 정규화(중복을 줄이려고 테이블을 나누는 작업)를 한다. 물리적 설계는 **데이터 구조화(physical data structuring)**라고도 부른다. 시험은 "특정 DBMS에 독립적"이면 개념적 설계, "목표 DBMS에 맞춘 스키마로 변환(매핑)"이면 논리적 설계로 구분하게 한다.
데이터 모델의 세 요소
데이터 모델(data model)은 현실의 정보를 컴퓨터에 담기 위해 단순화한 표현 틀이다. 어떤 모델이든 무엇을 담고, 어떻게 다루고, 무엇을 금지하는지 정해야 하므로 세 요소를 가진다. 개체와 관계의 모양인 구조, 데이터를 조작하는 방법인 연산, 담을 수 있는 값을 제한하는 제약 조건이다.
E-R 다이어그램 기호
E-R 다이어그램은 피터 첸(Peter Chen)이 1976년에 제안한 개념 모델 표기다.
| 기호 | 뜻 |
|---|---|
| 사각형 | 개체 타입 |
| 마름모 | 관계 타입 |
| 타원 | 속성 |
| 이중 타원 | 다중값 속성 |
| 밑줄 친 타원 | 기본키(primary key) 속성 |
| 타원에 달린 타원들 | 복합 속성 |
| 선 | 개체와 속성·관계를 연결 |
관계 마름모 양쪽 선 위에는 1:1, 1:N, N:M처럼 두 개체가 몇 대 몇으로 대응하는지 적는다.
시험 포인트
- "조직 전체 관점의 데이터베이스 구조, 하나만 존재" → 개념 스키마. "사용자 관점, 여러 개" → 외부 스키마. "물리 저장 장치 관점" → 내부 스키마.
- 설계 순서: 요구 조건 분석 → 개념적 설계 → 논리적 설계 → 물리적 설계 → 구현.
- "E-R 다이어그램 작성, DBMS 독립" → 개념적 설계. "목표 DBMS 구조로 매핑" → 논리적 설계. "레코드 형식·접근 경로 결정" → 물리적 설계.
- 데이터 모델 3요소: 구조, 연산, 제약 조건. E-R: 사각형 개체, 마름모 관계, 타원 속성.