[정보처리기능사 실기] 데이터베이스 기초 활용(4)

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[정보처리기능사 실기] 데이터베이스 기초 활용(3)

 

10. 정규화(Normalization)

정규화: 논리적 설계 단계에서 발생 할수 있는 종속으로 인한 이상 현상의 문제점을 해결하기 위해, 속성들 간의 종속 관계를 분석하여 여러 개의 릴레이션으로 분해하는 과정

정규형: 정규화되는 과정

정규형의 종류: 제1 정규형, 제2 정규형, 제3 정규형, 제4 정규형, BCNF, 제5 정규형

 

1. 정규형의 종류

1-1. 제1 정규형(1NF: First Normal Form)

정의: 한 릴레이션을 구성하는 모든 도메인이 원자값만으로 구성되고록 하는 정규형

제1정규형 예시

 

1-2. 제2 정규형

정의: 제1 정규형을 만족하면서 릴레이션을 구성하는 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속이 되도록 분해하는 과정

제2 정규형 예시

 

1-3. 제3 정규형(3NF: Third Normal Form)

정의: 제2정규형을 만족하면서 릴레이션을 구성하는 속성들 간에 이행적 함수 종속 관계를 분해하여 비이행적 함수 종속이 되도록 하는 과정

제3 정규형 예시

 

1-4. 보이스-코드 정규형(BCNF: Boyce-Codd Normal Form)

정의: 제3정규형을 만족하면서, 릴레이션에서 모든 결정자가 후보 키가 되도록 하는 과정

BCNF 예시

 

1-5. 제4 정규형(4NF: Fourth Normal Form)

정의: 릴레이션에서 다치 종속(MVD) 관계가 성립되는 경우 분해하는 정규형

다치 종속 관계: 릴레이션 내의 두 어트리뷰트 집합 사이 성립하는 제약조건 중의 하나, 어떠한 조건을 만족하는 튜플이 릴레이션 안에 있을 것을 요구한다.

 

 

1-6. 제5 정규형(5NF: Fifth Normal Form)

정의: 릴레이션에 존재하는 조인 종속(Join Dependency)이 후보 키를 통해서만 성립이 되도록 하는 정규형

조인 종속: 원랴의 릴레이션을 분해한 뒤 자연 조인한 결과가 원래의 릴레이션과 같은 결과가 나오는 종속성

 

정규화 진행 과정

 

 

 

11. 트랜잭션(Transection)

트랜잭션: 데이터베이스 내에서 한꺼번에 모두 수행되어야 할 연산들의 집합

- 하나의 작업 처리를 위한 논리적 작업 단위

 

1. 트랜잭션의 성질

1-1. 원자성(Atomicity)

정의: 트랜잭션 내의 연산은 반드시 모두 수행되어야 하며, 결과에 모순이 생겨서는 안된다.

 

1-2. 일관성(Consistency)

정의: 트랜잭션이 정상적으로 완료된 후 언제나 일관성 있는 데이터베이스 상태가 되어야 하며, 결과에 모순이 생기면 안된다.

 

1-3. 격리성(Isolation)

정의: 하나의 트랜잭션이 수행 중에는 다른 트랜잭션이 접근 할수 없으며, 각각의 트랜잭션은 독립적이어야 한다.(=독립성)

 

1-4. 영속성(Durability)

정의: 트랜잭션이 성공적으로 완료된 후 결과는 지속적으로 유지되어야 한다.(=지속성)

 

2. 트랜잭션 연산

2-1. COMMIT

정의: 트랜잭션이 성공적으로 종료된 후 수정된 내용을 지속적으로 유지하기 위한 연산.

 

2-2. ROLLBACK정의: 트랜잭션이 비정상적으로 수행되었거나 오류가 발생했을 때, 수행 작업을 취소하고 이전 상태로 되돌리는 연산

 

3. 트랜잭션의 상태도

 

트랜잭션의 상태 구분

실행	현재 진행 중인 상태
부분완료	실행을 모두 마치고, 데이터벵스에 결과를 저장하기 직전 상태
완료	트랜잭션의 연산을 정상적으로 마치고 연산 결과를 데이터베이스에 저장한 상태
실패	트랜잭션 실행 중 오류에 의해 더 이상 진행될 수 없는 상태
철회	트랜잭션 실행이 실패되어 복귀되는 상태

 

트랜잭션의 상태도

 

 

12. 회복 기법과 병행 제어

회복: 여러 가지 요인으로 인해 손상된 데이터베이스를 손상되기 이전의 상태로 복구시키는 작업

 

1. 회복 기법

• 즉시 갱신 기법: 트랜잭션이 실행 상태에서 변경되는 내용을 그때그때 바로 데이터베이스로 적용하는 기법
• 지연 갱신 기법: 트랜잭션이 수행되어 부분완료 될 때까지 지연시킨 후 부분완료가 되면 로그 내용을 토대로 데이터베이스에 적용하는 기법
• 검사 시점 기법: 트랜잭션이 실행되는 중간에 검사 시점을 지정하여 검사 시점(Check Point)을 지정하여 시점까지 수행 후 완료된 내용을 데이터베이스에 적용하는 기법
• 그림자 페이징(Shadow Paging) 기법: 로그를 사용하지 않고, 데이터베이스를 동일한 크기의 단위인 페이지로 나누어 각 페이지마다 복사하여 그림자 페이지를 보관한다.

 

1-1. REDO(재수행)과 UNDO(취소)

• REDO: 트랜잭션이 수행되어 COMMIT이 되면 로그의 내용을 토대로 변경된 내용 재수행하며 데이터베이스에 반영하게 된다.
• UNDO: 트랜잭션을 수행하다가 오류가 발생하거나 비정상적으로 종료되는 경우 트랜잭션이 시작된 시점으로 돌아가는 과정

 

2. 병행 제어(Concurrency Control)

병행 실행: 동시에 여러 프로세스가 실행되는 경우

병행 제어: 병행 실행시 트랜잭션 간의 격리성을 유지하여 트랜잭션 수행에 문제가 발생되지 않도록 제어하는 것

대표적인 방법: 로킹(Locking)

 

2-1. 로킹(Locking)

로킹(Locking) 기법: 하나의 트랜잭션이 사용하는 데이터베이스 내의 데이터를 다른 트랜잭션이 접근하지 못하게 하는 것

• 하나의 트랜잭션이 실행될 때에는 'LOCK' 을 설정해 다른 트랜잭션이 데이터에 접근하지 못하도록 잠근 후 실행하고, 실행이 완료되면 'UNLOCK' 을 통해 해제한다.

LOCK -> 트랜잭션 실행 -> 트랜잭션 완료 -> UNLOCK

 

2-2. 로킹 단위

• LOCK을 설정할 데이터의 크기를 나타낸다.
• 로킹 단위는 테이블, 속성, 튜플 단위로 설정할 수 있다.
• 로킹 단위가 크면 많은 양의 데이터의 LOCK 설정이 가능하고, 로킹 단위가 작으면 적은 양의 데이터의 LOCK 설정이 가능하다.
• 로킹 단위가 크면 LOCK으로 설정한 가짓수가 적어지고, 로킹 단위가 작으면 LOCK으로 설정한 가짓수가 많아진다.
• 로킹 단위가 크면 병행성 수준이 낮아지고, 로킹 단위가 작으면 병행성 수준이 높아진다.

 

2-3. 병행 제어를 하지 않았을때의 문제점

갱신 분실(Lost Update)	두 개 이상의 트랜잭션이 수행되는 과정에서 연산 결과가 일부 없어지는 현상
모순성(Inconsistency)	두 개 이상의 트랜잭션이 수행되어 얻어진 결과가 일관성 없어 서로 다른 현상
연쇄 복귀(Cascading Rollback)	두 개 이상의 트랜잭션이 수행되던 중 하나의 트랜잭션이 취소되어 연쇄적으로 다른 트랜잭션도 취소되는 현상