데이터베이스 정규화란 무엇인가요?

[sangjun121]

📆 일자: 26년 6월 29일(월)

🤔 아직 주제가 어렵게 느껴진다면, 기본 질문만 답변하는 것을 목표로 진행해주세요. 시간 여유가 된다면 심화 질문을 추가 학습하는 것을 권장합니다. (25기 이상은 심화 질문까지 다뤄보는 것을 권장합니다.)

기본 질문

1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?
2. 각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

심화 질문

1. 정규화는 무조건 좋은가요?
2. 역정규화에 대해 설명하고, 어떤 케이스에 사용하면 좋을지 설명해주세요.

학습해보면 좋을 블로그
https://mangkyu.tistory.com/110

[k9425mino]

개인공부 0. 튜플, 속성, 릴레이션, 함수 종속성이란?
[ 튜플 ]
테이블의 가로 행.

[ 속성 ]
테이블의 세로 열.

[ 릴레이션 ]
데이터를 행과 열로 이루어진 2차원 테이블 형태로 표기한 것.

[ 함수 종속성 ]

• 어떤 속성 A의 값을 알면 다른 속성 B의 값이 유일하게 정해지는 관계를 종속성이라고 함.
• A -> B 로 표기하며 A를 B의 결정자라고 함.

기본질문 1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

데이터베이스 정규화(Normalization)란, 함수적 종속성 등과 같은 이론에 근거하여 테이블 간에 중복된 데이터를 줄이는 것입니다. 중복된 데이터를 허용하지 않게 함으로써 데이터의 무결성과 일관성을 향상시킬 수 있으며, 데이터베이스의 저장용량까지 확보하는데 도움이 됩니다.

데이터베이스를 정규화하지 않아 잘못 설계하게 되면 불필요한 데이터의 중복으로 인해 공간낭비와 부작용을 초래할 수 있는데, 이러한 부작용을 이상현상(Anomaly)이라고 합니다. 이상현상의 종류로는 삽입이상, 수정이상(갱신이상), 삭제이상이 있습니다.

• 삽입이상: 특정 데이터를 삽입하기 위해 불필요한 데이터까지 있어야만 함께 삽입될 수 있는 문제.
• 수정이상: 같은 데이터가 여러 행에 중복되어 있을 때, 일부만 수정되어 데이터가 불일치하게 되는 모순의 문제.
• 삭제이상: 특정 데이터를 삭제하였을 때 필요한 데이터까지 함께 삭제되어 버리는 데이터 손실 문제.

해당 이상현상들이 발생하는 이유는 정규화가 되어 있지 않은 테이블의 설계때문입니다.

기본질문 2. 각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

[ 제1정규형, 1NF ]
제1정규형은 테이블의 컬럼이 하나의 값을 갖도록 테이블을 분해하는 것이다.

[ 제2정규형, 2NF ]
제2정규형은 제1정규형 테이블에서 완전함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해하는 것이다.
완전함수 종속이라는 것은 기본키의 부분집합이 결정자가 되어선 안된다는 것을 의미한다.

[ 제3정규형, 3NF ]
제3정규형은 제2정규형 테이블에서 이행적 종속을 없애도록 테이블을 분해하는 것이다.
이행적 종속이라는 것은 A -> B, B -> C 가 성립할 때 A -> C 가 성립되는 것을 의미한다.

[ BCNF정규형, Boyce-Codd NF ]
BCNF정규형이란 제3정규형 테이블에서 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분해하는 것이다.

[ 제4정규형, 4NF ]
제4정규형은 BCNF정규형 테이블에서 다치 종속을 제거하는 것이다.
다치 종속이란 같은 테이블 내의 독립적인 두 개 이상의 컬럼이 또 다른 컬럼에 종속되는 것을 말한다.
A -> B 에서 단일 값 A와 다중 값 B가 존재한다면 다치 종속이라 한다. 이러한 종속을 A ->> B 로 표기한다.

[ 제5정규형, 5NF ]
제5정규형은 제4정규형 테이블에서 조인 종속을 제거하는 것이다.
조인 종속이란 하나의 릴레이션을 여러 개의 릴레이션으로 분해했다가, 다시 조인했을 때 데이터 손실이 없고 필요없는 데이터가 생겨버리는 것을 말한다.

심화질문 1. 정규화는 무조건 좋은가요?

아니요. 과도한 정규화는 다음과 같은 단점들이 존재할 수 있습니다.

• 조회 성능 저하: 여러 테이블로 나뉘어 있어 데이터를 조회할 때 조인 연산이 많아져 응답시간이 느려집니다.
• 쿼리 복잡도 증가: 간단한 정보를 가져오는 것도 여러 테이블을 참조해야 해서 SQL 쿼리가 복잡해집니다.
• 설계 복잡성: 초기 데이터베이스 설계 시 함수 종속성을 분석하고 테이블을 분리하는 과정이 복잡해진다.
• 관리의 어려움: BCNF, 4NF, 5NF 까지 가면 테이블 수가 지나치게 많아져서 오히려 관리가 어려워진다.

이처럼 지나친 정규화는 시스템 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 관리의 복잡성을 증가시킬 수 있습니다.
따라서 데이터베이스 설계 시 정규화를 어느 정도까지 적용할 지에 대한 균형 잡힌 접근이 필요합니다.

심화질문 2. 역정규화에 대해 설명하고, 어떤 케이스에 사용하면 좋을지 설명해주세요.

정규화의 단점과 같은 이유들로 인해, 역정규화라는 개념이 존재한다.

역정규화란, 비즈니스 요구 만족이나 성능을 향상시키기 위해 정규화된 데이터베이스를 의도적으로 정규화 수준을 낮추는 작업이다.

• 일반적으로 쿼리의 성능을 향상시키기 위해 사용되며, 특히 읽기 작업이 많은 시스템에서 유리하다.
• 데이터의 일부를 중복 저장하거나 중복 인덱스를 생성함으로써 데이터에 대한 읽기 액세스를 최적화 한다.
• 하지만 데이터의 일관성을 유지하기 위해 조심스럽게 사용되어야 한다.

역정규화는 어느 경우에 필요할까?

• 사용자 + 주문 + 상품 등의 복잡한 다중 조인이 많아 성능이 저하될 때.
• 뉴스, 검색, 통계 등 조회 중심 시스템과 같이 읽기 작업이 압도적으로 많을 때.
• 대시보드, BI툴과 연동되는 실시간 통계와 같이 실시간으로 분석을 요구할 때.
• 정규화된 구조가 너무 복잡하여 데이터베이스의 대한 이해가 어렵고 유지보수의 비용이 발생할 때.

[9ga0]

1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?
   정규화란 어떤 이상현상이 발생했을 때 각 속성끼리의 관계를 분석하여 분해하는 과정을 의미합니다.
   여기서 이상현상으로는 대표적으로 3가지가 있습니다. 첫번쨰로 삽입이상은 해당 정보가 없을 경우 NULL값을 저장하는 현상이고, 두번째로 삭제이상은 지우면 안될 정보까지 함께 삭제하는 것이고, 세번째 수정이상은 동일한 정보 중 일부만 수정되어서 데이터 간 불일치 문제가 발생하는 것을 말합니다.
   정규화는 이 세가지 이상현상을 해결하기 위해 필요한 과정입니다.

2. 각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.
   제1정규형, 제2정규형, 제3정규형, BCNF정규형 순으로 설명할 수 있습니다.
   제1정규형은 각 속성값이 원자값, 즉 하나의 값만 가지도록 행을 늘리는 것이고, 제2정규형은 제1정규형에 추가적으로, 현재 테이블의 주제에 맞지 않는 값은 따로 빼어 테이블을 분리하는 것입니다. 제3정규형은 제2정규형에 추가적으로, 기본키가 아닌 일반 속성에 종속되는 컬럼을 따로 테이블로 빼는 것입니다. BCNF정규형은 3에 추가적으로, 모든 결정자가 후보키가 되게 테이블을 분리하는 것이라고 할 수 있습니다.

제1정규형

제2정규형

제3정규형

[SangHyeok0908]

1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

데이터베이스 정규화는 데이터의 중복을 최소화하고 무결성을 유지하기 위해 테이블을 분해하는 과정입니다.
정규화가 진행될 수록 이전까지의 정규화를 만족해야하는 기본 조건이 존재합니다.

왜 필요한지에 대한 답변은 각 정규화를 문제점과 함께 설명하며 정리하겠습니다.

2. 각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

데이터베이스 정규화

제2정규화

조건:

• 부분 함수 종속성이 없어야 합니다. 즉, 기본키가 복합키일 때, 기본키의 일부분에만 종속되는 속성이 있어서는 안 됩니다.

예시:
[수강 테이블]

학생ID(PK)	과목ID(PK)	학생이름	과목이름	성적
101	DB01	김철수	데이터베이스	A
101	OS01	김철수	운영체제	B+
102	DB01	이영희	데이터베이스	A+

문제점:

• 학생ID -> 학생이름
• 과목ID -> 과목 이름
• 이로 인해 '김철수'라는 이름과 '데이터베이스'라는 과목 이름이 불필요하게 중복 저장되고 있습니다.
• 만약 과목 이름이 변경된다면 여러 행을 동시에 수정해야 하는 문제가 발생합니다.

2NF 수행:

[학생]

학생ID(PK)	학생이름
101	김철수
102	이영희

[과목]

과목ID(PK)	과목이름
DB01	데이터베이스
OS01	운영체제

[수강성적]

학생ID(PK)	과목ID(PK)	성적
101	DB01	A
101	OS01	B+
102	DB01	A+

---

제3정규화

조건:

• 이행적 함수 종속성이 없어야 합니다.
• 이행적 종속이란 X -> Y -> Z 일 때, X -> Z 가 성립하는 관계를 말합니다. 쉽게 말해, 기본키가 아닌 일반 속성들끼리 종속 관계를 가지면 안 됩니다.

예시:
[직원 테이블]

직원ID(PK)	이름	부서코드	부서위치
E001	홍길동	D01	서울
E002	박보검	D02	부산
E003	송중기	D01	서울

문제점:

• 종속성: 직원ID -> 부서코드, 부서코드 -> 부서위치
• 직원ID -> 부서위치 라는 이행적 종속이 발생합니다.
• 특정 부서의 위치가 변경될 경우, 해당 부서에 속한 모든 직원의 레코드를 수정해야 합니다.

3NF 수행:

[직원]

직원ID(PK)	이름	부서코드 (외래키)
E001	홍길동	D01
E002	박보검	D02
E003	송중기	D01

[부서]

부서코드(PK)	부서위치
D01	서울
D02	부산

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3. BCNF

조건:

• 2정규화와 거의 유사합니다.
• 2정규화: PK가 복합키로 구성되어있고, PK의 일부분에만 종속되는 속성이 있을 때 수행
• BCNF: PK가 복합키로 구성되어있고, PK의 일부분이 어느 한 속성에 종속될 때

예시:[수강 테이블]

학생ID(PK)	과목명(PK)	담당교수
S01	데이터베이스	김교수
S02	데이터베이스	이교수
S01	운영체제	박교수

• (학생ID, 과목명)PK -> 담당교수
• 담당교수 -> 과목명(PK)

문제점:

• 담당교수 속성 단독으로는 학생 식별이 불가능하므로 후보키가 아닙니다. (모든 결정자가 후보키여야 한다는 BCNF 위반)
• 이 상태에서 새로운 교수를 추가하려 할 때, 아직 수강 신청한 학생이 없다면 문제가 발생합니다. (학생ID가 기본키의 일부이므로 NULL을 넣을 수 없음)

BCNF 수행:
결정자이지만 후보키가 아닌 속성(담당교수)을 기준으로 테이블을 분리합니다.

[교수]

담당교수(PK)	과목명
김교수	데이터베이스
이교수	데이터베이스
박교수	운영체제

[수강]

학생ID(PK)	담당교수 (PK, 외래키)
S01	김교수
S02	이교수
S01	박교수

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심화질문

1. 정규화는 무조건 좋은가요?

데이터 쓰기 작업에 유리하지만, 반대로 읽기 작업에는 불리합니다.

정규화 장점

• 중복 제거: 디스크 용량을 줄일 수 있다는 근본적인 장점이 있습니다.
• 이상 현상 방지: 만약 여러 테이블에 중복된 데이터가 존재한다면, update 연산을 수행할 때 갱신 비용이 커집니다.

정규화 단점

• 정규화로 인해 쪼개진 테이블에 데이터를 조회하려면 JOIN 연산이 필요합니다.
• 하지만 만약 데이터 양이 수천~수만 건일 때 JOIN 연산은 막대한 CPU 연산과 메모리 자원이 소비되어 성능이 크게 저하되거나 DB 자체가 다운될 수 있습니다.

JOIN 연산이 왜 성능이 저하되는지에 대해서는 이후 JOIN 관련 주제가 나올 때 정리하겠습니다.

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2. 역정규화에 대해 설명하고, 어떤 케이스에 사용하면 좋을지 설명해주세요.

역정규화란?

읽기 작업에 성능 개선을 위해 정규화 되어있는 아키텍처에서 데이터 중복을 허용하는 방식입니다.

정규화와 비정규화의 사용 기준

정규화 기준:

• 읽기 작업량 보다, 쓰기 작업량이 월등히 높을 때
• 읽기/쓰기 작업량이 비슷하지만, 데이터 양이 수천만 건 이하일 때 (그 이상 쌓이지 않을 것 같을 때)
• 데이터 무결성을 완벽히 보장해야 할 때 (예시: 금융 관련 데이터 등)

역정규화 사용 사례:

📌 예시 1: SNS 피드 및 커뮤니티 게시판

• 상황: 수천만 명의 유저가 끊임없이 피드를 스크롤하여 게시글 목록을 조회함.
• 이유: 게시글마다 작성자의 닉네임과 프로필 사진을 보여주기 위해 정규화된 구조대로 게시글과 사용자 테이블을 매번 조인한다면 서버가 버티지 못합니다.
• 설계 방침: 게시글 테이블 안에 작성자 닉네임, 프로필 사진 URL 등을 중복해서 포함시킵니다(비정규화). 조인 없이 순차 읽기로 성능을 극대화합니다. 유저가 닉네임을 변경할 때 약간의 데이터 불일치가 발생해도 비즈니스적으로 치명적이지 않습니다.

📌 예시 2: 데이터 웨어하우스(OLAP) 통계

• 상황: 마케팅 부서에서 분기별 수십 가지 조건이 걸린 판매 통계를 조회함.
• 이유: 통계를 낼 때마다 정규화된 다수의 테이블을 조인하면 쿼리 수행에 수십 분 이상이 소요됩니다.
• 설계 방침: 주기적인 배치(Batch) 프로세스를 통해 미리 조인된 결과를 거대한 요약 테이블에 저장합니다. 데이터 중복은 심하지만 통계 조회 속도는 수 초 내로 단축됩니다.

[gundoan]

1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

직원명	부서	전화번호
김철수	영업부	02-111-1111
이영희	영업부	02-111-1111
박민수	영업부	02-111-1111
정지은	개발부	02-222-2222

이런 표가 있다고 하자. 영업부 02-111-1111 이 계속 반복된다.

영업부의 전화보호를 수정하려면 각 줄마다 일일이 수정해야 한다.

만약 수정을 잘못해서 영업부에 전화보호가 2개가 된다면 무결성 깨지게 된다.

표를 쪼깬다면.

직원명	부서
김철수	영업부
이영희	영업부
박민수	영업부
정지은	개발부

부서	전화번호
영업부	02-111-1111
개발부	02-222-2222

이러면 영업부 옆에 전화보호를 중복해서 적을 일도 없고, 데이터가 서로 모순되는것도 막을 수 있다.

중복을 최소화하고, 데이터 무결성을 보장하기 위해 표를 잘 쪼개는 일이 정규화다.

2.각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

1NF : 한칸에는 하나의 값만

직원명	취미
김철수	독서, 바둑, 체스

이러면 컴퓨터 입장에서 깔끔하지가 못하다. 데이터베이스는 칸 전체를 하나의 덩어리로 보기 때문이다.

“선생님 그러면 한칸에 다 욱여 놓고 그 안을 뒤져서 찾게 하면 되는거 아니에요?”

→ 이런 조건을 추가해서 찾게 하는거 자체가 비용이 많이 발생한다. 따라서

직원명	취미
김철수	독서
김철수	바둑
김철수	체스

이렇게 나눈다.

2NF : 키의 일부에만 딸린 정보는 따로 빼라.

학번	과목코드	학생이름	성적
1001	C01	김철수	A
1001	C02	김철수	B
1002	C01	이영희	A

성적은 학번과 과목코드 둘다 있어야 나오는 값이다.

하지만 학생이름은 학번만 알면된다. 따라서.

학번	학생이름
1001	김철수
1002	이영희

학번	과목코드	성적
1001	C01	A
1001	C02	B
1002	C01	A

이렇게 나눈다. 키가 하나인 테이블은 자동으로 2NF 통과다.

3NF : 키가 아닌 다른 칸을 거쳐서 정해지는 정보는 따로 빼라.

직원명(키)	부서	부서장
김철수	영업부	박부장
이영희	영업부	박부장
정지은	개발부	최부장

부서는 직원이름을 알면 정해진다. 부서장은 부서를 알면 정해진다. 부서장은 부서에 딸린 정보지 직원명에 딸린 정보가 아니다.

직원명	부서
김철수	영업부
이영희	영업부
정지은	개발부

부서	부서장
영업부	박부장
개발부	최부장

이렇게 정규화 해준다.

BCNF : 결정자는 반드시 그 표의 키여야 한다. 키도 아닌데 뭔가를 정하고 있으면 따로 뺀다.

학생	과목	교수
김철수	수학	박교수
이영희	수학	최교수
김철수	영어	정교수

각 교수는 특정 과목을 가르친다. 즉 교수는 결정자인데 키 가 아니다.

교수	과목
박교수	수학
최교수	수학
정교수	영어

학생	교수
김철수	박교수
이영희	최교수
김철수	정교수

이렇게 나눠준다.

[JM-220]

정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

• 뭘까? -> 이상현상을 제거하여 데이터의 일관성과 무결성을 보장하는 일련의 과정
• 왜 필요? -> 이상현상 발생을 막기 위해
• 밑의 예시에서는 이름이 pk가 될 수 있다고 가정.(동명이인 없음)

삽입이상

• 예시 : 이름과 계좌가 pk 인 증권사 고객 테이블에 계좌를 개설하지 않은 유저가 삽입되는 경우, NULL 이 삽입될 수 있다.

이름	나이	계좌	잔고
송오영	47	110-1234-5678	0
송오영	47	110-2222-3333	0
최준연	45	123-456-7890	10000
박상일	49	NULL	NULL

갱신이상

• 예시 : 송오영이 개명함. (송오영 -> 송오일). 첫 행은 갱신이 되었으나 두번째 행이 갱신이 안됨. 무결성이 깨진다.

이름	나이	계좌	잔고
송오일	47	110-1234-5678	0
송오영	47	110-2222-3333	0
최준연	45	123-456-7890	10000
박상일	49	NULL	NULL

삭제이상

• 예시 : 계좌를 해지하는 경우. 최준연이 계좌를 해지함. 근데 계좌만 없애려 했는데 테이블이 합쳐져 있어서 유저정보도 사라짐.

이름	나이	계좌	잔고
송오일	47	110-1234-5678	0
송오영	47	110-2222-3333	0
박상일	49	NULL	NULL

정규화 과정

1NF(모든 속성의 원자값)

• 테이블의 모든 속성이 원자값으로만 구성되어야 함. 2개 이상 가진다고 이러면 곤란함. 다루기 어렵기도 하고 하나 삭제했는데 다 사라지는 삭제이상 발생 가능

이름	나이	계좌	잔고
송오영	47	110-1234-5678, 110-2222-3333	0

이름	나이	계좌	잔고
송오영	47	110-2222-3333	0
송오영	47	110-1234-5678	0

---

2NF(부분 함수 종속성)

• 기본키를 제외한 모든 종속자는 기본키만을 결정자로 가져야 함.
• 2NF 위반 시 이상
  • 삽입이상 : 황재무, 25 유저를 추가하고 싶은데 계좌에 NULL 이 들어감. 이게 나이가 이름에 종속하고 잔고가 계좌에 종속하는데 pk 가 이름이랑 계좌임.
  • 갱신이상 : 나이가 이름에 종속하니까 테이블을 분리해서 (이름, 나이) 테이블을 구성하면 됨. 이러면 개명을 해도 행 하나만 고치면 되서 갱신이상이 발생하지 않음
  • 삭제이상 : 계좌를 하나만 가진 유저의 계좌를 삭제하면 유저정보까지 사라지는 참사가 생김

이름	나이
송오영	47
박상일	49

계좌	잔고
110-2222-3333	0
110-1234-5678	0

이름	계좌
송오영	110-2222-3333
송오영	110-1234-5678

-> 여기서도 갱신이상이 발생할 것 같지만 fk 무결성 제약조건을 활용해 데이터베이스 엔진이 막아줌. 예시라서 간단하게 하긴했는데 실제로는 index 같은 요소를 pk로 해서 테이블을 설계하면 이런 일이 없을 것.

---

3NF(이행적 함수 종속성 제거)

• 삼단논법 식 테이블 구성을 끊어야 함.
  예시 테이블

계좌	등급	이자
110-2222-3333	bronze	0.5
110-1234-5678	bronze	0.5

• 3NF 위반 시 이상
  • 삽입이상 : silver 등급을 새로 만들었는데 해당 등급의 계좌가 없어서 삽입이 불가함
  • 갱신이상 : bronze 등급의 이자를 1.0 으로 올리려는데 전부 갱신되지 않으면 무결성이 깨짐
  • 삭제이상 : 두 계좌가 모두 해지하면 등급에 대한 이자율 정보까지 전부 사라짐

계좌	등급
110-2222-3333	bronze
110-1234-5678	bronze

등급	이자
bronze	0.5
silver	1.0

---

BCNF(모든 결정자는 후보키)

• 복합 기본키를 가지는 상황에서 일반속성이 기본키의 일부를 결정 짓는 종속관계가 존재함.
• 3NF 와 비슷해보이는데 차이점은 3NF 는 일반속성끼리의 관계이고 BCNF 는 대상이 기본키라는 것.
• 예시 : 관리점이 담당관리자에 의해 결정되는 경우
• 근데 사실상 BCNF 는 3NF 의 예외 케이스를 상정하지 못했기 때문에 추가된 정규형으로 위반 시 이상현상은 3NF 의 이상현상과 동일하다.

계좌(pk)	관리점(pk)	담당관리자
110-2222-3333	강남	김팀장
110-1234-5678	여의도	박팀장

계좌(pk)	관리점(pk)
110-2222-3333	강남
110-1234-5678	여의도

담당관리자(pk)	관리점
김팀장	강남
박팀장	여의도

---

4NF(다치 종속 제거)

• 한 테이블에 상관 없는 2개 이상의 다대다 관계가 포함되어 있는 경우. 이런 경우 각자의 관계에 맞게 테이블을 분리하면 됨. 실무에서 보기 힘들다고 함

---

5NF(조인 종속 제거)

• 3개 이상의 속성이 다대다 관계로 얽혀있는 경우, 테이블을 2개로 쪼개면, 그러니까 속성 갯수보다 부족한 테이블 수로 쪼개면 관계에 대한 테이블이 누락되어서 다시 조인 시, 없던 데이터가 생길 수 있음. 그래서 기존 관계를 복원하기 위해서는 관계를 고려하여 3개의 테이블로 정확하게 분리해야 쓸모없는 데이터가 생기지 않음

심화 질문

Q. 정규화는 무조건 좋은가요?

• A. 아닌 것 같습니다. 테이블을 최소 단위로 분리한다고 했을 때, 테이블 하나에서 얻을 수 없는 유의미한 데이터가 없으면 조인연산이나 부속질의를 통해 추가 연산이 필요한데 이때 오버헤드가 발생할 수 있습니다.

Q. 역정규화에 대해 설명하고, 어떤 케이스에 사용하면 좋을지 설명해주세요.

• A. 정규화가 단점이 있기에 정규화된 테이블을 의도적으로 병합하거나 중복을 허용하여 재구성하는 방법을 의미합니다.

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역정규화 기법

• 테이블 병합 : 조회 시, 여러 테이블을 join 하여 데이터를 참조하는 경우, 물리적으로 하나의 테이블로 합치는 방식
• 컬럼 중복 : 자주 조회되는 상위 테이블의 컬럼을 하위 테이블에 중복으로 추가하여 조회를 단순화하는 방식
• 파생 컬럼 생성 : 반복적인 계산으로 인한 부하를 줄이기 위해, 계산된 결과값을 컬럼에 미리 저장해두는 방식
• 요약 테이블 추가 : 실시간 집계 쿼리로 인한 성능 저하를 방지하기 위해, 일별/월별로 요약된 데이터를 별도의 테이블로 생성하여 관리

---

고려사항

• 데이터를 중복 저장하거나 병합하면 작업 시, 이상현상이 발생할 수 있음. 이를 충분히 고려해야 함.
• 그렇다 보니 쓰기 작업보다 읽기 작업이 압도적으로 많은 시스템에서 적합함.
• 대체 방법을 충분히 검토하고 사용해야 함.

[dnnals]

데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

1. 데이터베이스 정규화

이상현상의 제거로 속성 간의 종속성이 독립된 릴레이션으로 표현되도록 분해하는 과정

• 이상현상
  : 릴레이션 간의 논리적 주제가 적절히 분리되지 않아서 데이터 간의 종속성이 섞인 상태에서 데이터 조작 시 발생하는 논리적 모순과 정합성 훼손 현상
• 종속성
  : 릴레이션 내 속성들의 집합 X가 속성들의 하나의 집합 Y를 결정 ( X -> Y )
  • 결정자(X): 정보를 찾기 위한 '키'
  • 종속자(Y): 결정자에 의해 값이 하나로 '정해지는' 데이터

2. 필요성

데이터는 무결성이 보장되어야 한다. 그런데 이상현상이 발생한다면 무결성을 훼손시킬 수 있다. 따라서 릴레이션을 적절히 분해하여 즉, 정규화 과정을 통해서 데이터의 무결성을 보장시켜주어야 한다.

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각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

0. 스키마 변환 과정

릴레이션을 분해하는 과정에서 스키마는 3가지의 원칙을 지키며 변환돼야 한다.

• 무손실 분해 원칙: 분해 과정에서 데이터 손실이 생겨선 안된다.
• 종속성 보존 원칙: 분해 과정에서 논리적 연결이 끊어져선 안된다.
• 단일 주제의 원칙: 하나의 테이블에 하나의 주제를 담도록 한다.

1. 제 1 정규형 (1NF)

모든 속성은 하나의 값(원자값)만 가져야 한다.

• 적절한 예시

이름	성별	취미
김ㅇㅇ	남	게임
이ㅇㅇ	여	독서

• 잘못된 예시

이름	성별	취미
김ㅇㅇ	남	게임, 축구
이ㅇㅇ	여	독서

2. 제 2 정규형 (2NF)

부분 함수 종속이 제거된 1NF

`부분 함수 종속`
Y가 X의 진부분집합에만 의존
(; 기본키가 복합키일 경우 기본키를 구성하는 속성 중 일부에 의존)

• 잘못된 예시

이름(PK)	성별(PK)	지역
김ㅇㅇ	남	서울
이ㅇㅇ	여	부산
박ㅇㅇ	남	인천
김ㅇㅇ	여	서울

해당 테이블은 (이름,성별 -> 지역)의 관계를 가진다.
하지만 (이름 -> 지역)과 같이 기본키의 부분집합에 대해 지역이 결정되기도 함

3. 제 3 정규형 (3NF)

일반 속성에 의한 이행적 함수 종속을 제거한 2NF

`이행적 함수 종속`
A->B, B->C 관계에 의해 결국 C가 A에 의존할 수도 있는 관계
(이때, B와 C가 일반 속성이라면 3NF를 위반한 것이다.)

• 잘못된 예시

학번(PK)	이름	대학	전공
101	김ㅇㅇ	인문대	국어국문학과
102	이ㅇㅇ	인융대	소프트웨어학과
103	박ㅇㅇ	호텔관광대	조리서비스과

학번->대학, 대학->전공의 관계를 가지는데 대학과 전공은 일반 속성이다.

4. Boyce-Codd 정규형 (BCNF)

오직 후보키만을 결정자로 하는 3NF

`후보키`
유일성과 최소성을 만족하는 키

5. 제 4 정규형 (4NF)

다중 종속을 제거한 BCNF

`다중 종속`
A->>B 하나의 결정자로 2개 이상의 종속자가 정해지는 성질

• 잘못된 예시

학번(PK)	이름	과목
101	박ㅇㅇ	자바
101	박ㅇㅇ	운영체제
102	김ㅇㅇ	운영체제

학번 101에 의해 과목 자바, 운영체제 두개가 결정됨

5. 제 5 정규형 (5NF)

조인 종속을 제거한 4NF

`조인 종속`
분해하고 다시 합쳤을 때 원래와 똑같아 지는 성질
(조인 종속이 남아 있다 = 무손실 분해가 가능하다)

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정규화는 무조건 좋은가요?

정규화는 데이터 무결성을 지키기 위해 필수적인 과정이다. 하지만 정규화로 분해된 테이블로 인해 조인 연산이 증가될 수 있고 이는 시스템 성능 저하로 이어질 수 있다. 또한, 개발자 입장에선 쿼리문의 복잡도가 증가하여 유지보수 차원에서 불리하게 작용할 수 있다. 따라서 성능저하와 무결성 사이의 Trade-off 가 요구된다. 무결성은 정규화를 통해서만 보장되는 것이 아니라 제약조건, 트랜잭션 등 다른 방법을 통해서도 보장 가능하다.

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역정규화에 대해 설명하고, 어떤 케이스에 사용하면 좋을지 설명해주세요.

1. 역정규화

의도적으로 데이터 중복을 허용하거나 재조정하는 과정

2. 사용 목적

앞서 설명 했듯이 성능저하와 무결성 사이의 Trade off가 중요하다. 따라서 조인 연산의 증가로 성능 저하가 우려될 경우 역정규화를 수행하면 좋을 것이다.

[eunji719]

데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요할까?

데이터베이스에서는 이상현상이라는 현상이 존재한다. 튜플을 삭제하거나 삽입하거나 수정할 때 공유하는 데이터들이 독립적으로 존재해서 혼자서만 바뀌려고 하니깐 발생하는 문제이다. 이런식으로 데이터베이스를 잘못 설계하면 불필요한 데이터 중복이 발생한다. 이러한 이상현상을 해결하는 과정을 정규화라 하고, 데이터의 중복을 최소화하고 데이터 무결성을 유지하기 위하여 정규화가 필요하다.

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데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요할까?

숫자가 높은 정규형은 낮은 숫자의 정규형을 기본적으로 만족한다.

[제1정규형]

모든 속성 값이 하나의 값만 갖는 경우. 즉 원자값을 갖는 경우를 말한다.

[제2정규형]

기본키가 아닌 속성이 기본키에 완전함수종속인 경우를 말한다. 예를 들어 ‘학생번호’와 ‘강좌이름’이라는 복합키가 모여 하나의 ‘성적’이라는 값을 결정하는데 ‘강의실’은 ‘학생번호’가 없어도 ‘강좌이름’이라는 하나의 키로만 결정될 수가 있다. 이렇게 복합키의 부분집합이 결정자인 경우를 부분함수 종속이라고 한다. 부분함수종속이면 이상현상이 일어나므로 강좌이름과 강의실을 분리하면 해결된다.

[제3정규형]

비이행적 종속을 만족할 때 제3정규형을 만족 시킨다. 비이행적 종속에 반댓말인 이행적 종속이란, A→B, B→C 가 성립할 때 A→C까지 성립되어 버리는 함수 종속성을 의미한다. 예를들어

• 학번은 강좌 이름을 결정한다.
• 강좌 이름은 수강료를 결정한다.
• 학번은 수강료를 결정한다.

이와 같은 경우를 비이행적 종속이라 한다. 이 속성들을 독립적으로 만드는 것이 아니라 학번이 수강료를 참조할 수 있도록 만들면 3정규형이 된다.

[BCNF 정규형]

우선, 후보키란 테이블에서 각 행을 유일하게 식별할 수 있게 해주는 속성의 집합이다. 예를 들어 학번과 특강이름이라는 속성이 교수를 결정하는 기본키라고 하자. 근데 교수도 특강 이름을 결정하여 결정자의 역할을 하게 된다. 학번,특강이름은 기본키이기 때문에 후보키이고 결정자이다. 하지만 교수는 특강이름이라는 속성에서만 결정자이지, 학번까지 결정하지는 못한다. 따라서 후보키가 될 수 없다. BCNF를 만족시키려면 특강신청 테이블(학번,교수) , 특강교수 테이블(특강이름,교수) 이렇게 테이블을 분리하면 된다.

[paiwhy]

1. 데이터베이스 정규화는 무엇이며 왜 필요한가요?

→ 정규화는 테이블마다 중복된 데이터를 가지지 않게 하고 데이터가 논리적으로 저장되게 테이블을 분리하는것

테이블에 데이터가 중복 됨으로써 가지게 되는 이상현상이 존재한다.

• 삽입 이상: 불필요한 데이터 삽입을 하지 않으면 원하는 데이터 삽입이 되지 않음
• 삭제 이상: 데이터 삭제시 의도하지 않은 다른 값들도 같이 삭제됨
• 갱신 이상: 중복 데이터값 갱신시 일부 데이터만 변경됨

1. 각 정규화 단계에 대해 간단히 설명해주세요.

→ 제 1정규화 (1NF): 테이블의 컬럼이 원자값을 갖도록 테이블을 분해하는것
[규칙]

• 각 컬림이 하나의 속성만을 지닌다.
• 칼럼 순서 상관 없다
• 하나의 컬럼은 같은 종류, 타입을 가져야한다
• 각 컬럼이 유일한 이름을 가진다

[예]

학생이 여러 과목을 수강할때 수강과목 컬럼에 C언어, Java처럼 여러 값을 한 번에 저장하
면 원자값이 아니다.

→ 제 2정규화 (2NF): 1정규화를 진행한 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해하는것

완전 함수종속: 컬럼이 기본키 전체에 의존 되는 것

[예]

한 학생이 여러 과목을 들을 수 있고 한 과목을 여러 학생이 들을 수 있다
기본키가 학생 id, 과목 id 으로 이루어져있을때 성적은 학생이 들은 과목기준으로 정해지므로 학생id와 과목 id 두 칼럼이 필요함 → 완전 함수 종속
학생 이름은 학생 id, 과목 이름은 과목 id 만 알아도 된다. → 부분 함수 종속

제 2 정규화는 부분함수 종속을 없애기 위해 학생 이름은 학생 테이블로 과목이름은 과목 테이블로 분리
수강테이블은 기본키에 의존하는 정보만 가진다

→ 제 3정규화 (3NF): 2정규화를 진행한 테이블에 대해 이행적 종속을 없애도록 테이블을 분해하는 것

이행적 종속: 기본키가 아닌 컬럼이 다른 일반 컬럼을 결정하는 것

[예]

학생 테이블에 학생 id, 학생 이름, 학과 id, 학과 이름이 있다
학생 id를 알면 학과 id를 알 수 있다
학과 id를 알면 학과 이름을 알 수 있다

학과 이름은 학생 id에 직접 의존한다기보다는 학과 id에 의존한다
학과 id는 기본키가 아닌 일반 컬럼이므로 일반 컬럼이 또 다른 일반 컬럼을 결정 → 이행적 종속

제 3정규화는 이런 이행적 종속을 없애기 위해 학과 이름을 학과 테이블로 분리한다
학생 테이블에는 학생 id, 학생 이름, 학과 id만 두고 학과 테이블에는 학과 id와 학과 이름을 둔다

→ BCNF: 3정규화를 만족한 테이블에서 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분해하는 것

결정자: 다른 컬럼의 값을 결정할 수 있는 컬럼
후보키: 한 행을 유일하게 구분할 수 있는 키

[예]

수강 테이블에 학생 id, 과목, 교수가 있다
기본키는 학생 id ,과목이다

그런데 교수 - 과목 관계가 있다면, 교수는 과목을 결정하는 결정자
하지만 교수는 한 행을 유일하게 구분하지 못하므로 후보키가 아님

따라서 BCNF를 만족하지 않기 때문에 교수와 과목 정보를 따로 분리

→ 제 4정규화 (4NF): BCNF를 만족한 테이블에 대해 다치 종속을 없애도록 테이블을 분해하는 것

다치 종속: 하나의 컬럼 값이 여러 개의 독립적인 값을 결정하는 것

[예]

학생이 여러 과목을 듣고 여러 동아리에 가입할 수 있다
과목과 동아리는 서로 관련이 없다

학생 id → 수강과목
학생 id → 동아리

위와 같게 독립적인 다중 값이 생기므로 다치 종속
학생-과목 테이블, 학생-동아리 테이블로 분리한다

→ 제 5정규화 (5NF): 4정규화를 만족한 테이블에 대해 조인 종속을 없애도록 테이블을 분해하는
것

조인 종속: 하나의 테이블을 여러 테이블로 분해했다가 다시 조인했을 때 원래 데이터가 복원
되는 관계

[예]

상품, 공급자, 지역 정보가 하나의 테이블에 있다
데이터가 각각 독립적인 관계라면 조합 데이터가 반복될 수 있다

상품-공급자, 공급자-지역, 상품-지역 테이블로 분리한다
분리한 테이블들을 다시 조인했을 때 원래 정보가 복원되면 5정규화를 만족한다