05. 관계 이야기 (1)

관계에 대한 서설

관계의 본질

• 관계형 DB의 핵심: 데이터를 중복 없이 한 곳에 저장하고, 필요 시 조인으로 연결.
• 관계는 릴레이션을 분해한 후 다시 연결하기 위해 필요하며, 물리적으로는 관계 속성(FK)과 참조 무결성 제약을 생성함
• 관계선의 실체는 속성이며, DB에선 참조 무결성 제약으로 구현됨.

관계의 올바른 의미

• 단순한 ‘연관성’이 아니라 논리적 연관성과 1차 관계가 있어야 함.
• 참조 무결성은 논리적 연관성, 1차 관계는 바로 상위 관계를 의미.
• 관계와 혼동하기 쉬운 업무 흐름은 별개 개념이며, 일부 경우에만 관계로 표현 가능.

업무 흐름과 관계 구분

• 업무 활동이 데이터를 생성할 수 있지만, 업무 활동(프로세스) ≠ 데이터(엔터티).
• 상태 변화나 순차 업무로 인해 생성된 데이터 간 연관을 관리할 필요가 있을 때만 관계로 설계.

관계를 이해하는 핵심 포인트

• 관계선 = 추상 개념이 아니라 속성(FK)이라는 실체.
• 조인을 위해서는 양쪽 엔터티에 해당 속성이 존재해야 함.
• 관계·속성·참조 무결성·조인은 서로 밀접하게 연결돼 있음.

 

관계선이 의미하는 것

관계선에 포함된 여러 가지 의미

 

업무 규칙

• 관계를 정확히 표현했다면 관계 선은 어떤 식으로든 두 엔터티 간의 업무 규칙을 보여준다.
• 업무 규칙은 기본적으로 종속 관계냐 참조 관계냐로 구분할 수 있다.

업무 프로세스

• 업무 프로세스에 의해 발생하는 데이터면 관계선이 업무의 흐름을 의미하기도 한다.

조인

• 관계선은 당연히 데이터를 조회할 떄 조인하는 경로를 의미한다.

입력 순서

• 일반적으로 데이터는 상위 엔터티부터 생성되고 하위 엔터티에 생성된다. 

 

관계를 설계할 때 고려할 사항

1. 속성으로 관리하려는 관계
   • 관계선을 표현하면 속성이 따라가게 된다. 그 속성이 반드시 필요한 속성인지, 없어도 무관한 속성인지를 분석해야 한다.
2. 참조 무결성 관계
   • 참조 무결성 관계가 아니라면 관계선을 표현하지 않아야 한다.
3. 바로 상위의 1차 관계
   • 바로 상위(부모) 엔터티 하나와의 관계선만을 관계선으로 표현해야 한다.

 

참조 무결성

참조 무결성: 참조하는 데이터 간의 결점이 없는 것을 의미

• 하위(자식) 엔터티의 외래 식별자 속성(관계 속성)에 존재하는 값이 상위(부모) 엔터티의 주 식별자 값과 일치하거나 널이면 참조 무결성을 만족한다고 한다.
• 두 엔터티가 이와 같은 상태에 있으면 참조 무결성 관계라고 한다.
• 참조 무결성은 논리적인 개념이다. 이를 모델(ERD)에 표현한 것이 관계선이며, DBMS에 물리적으로 구현한 것이 참조 무결성 제약(FK 제약)이다.

실제로 참조 무결성 제약을 거의 생성하지 않는 이유

• 성능의 저하 → 15% 정도의 성능 손해를 본다 하더라도 데이터 무결성이 깨졌을 때의 비용을 고려하면 무결성을 지키는 것에 우선순위를 둬야 한다
• 개발 시 불편함 → 현실적으로 개발하고 테스트하는 게 불편할 수는 있지만, 개발의 불편함 때문에 데이터 무결성을 훼손시킬 수는 없다.

 

기준 엔터티의 참조 무결성

기준 엔터티: 업무에서 참조하는 일자나 금액, 율 등의 데이터를 관리하는 엔터티(ex. 환율, 우편번호, 이자율 등)

기준 엔터티와 기준 엔터티를 사용하는 엔터티 간에 관계선을 표현할지는 실제 참조 무결성 제약이 존재하는지로 따져야 한다.

 

기준 엔터티의 데이터가 바뀌면 그 기준 데이터를 참조해 사용했던 데이터를 전부 바꿀 것인지, 아니면 선택할 당시의 시점 데이터이므로 바꾸지 말지를 숙고해야 한다. 대부분의 기준 데이터는 조회해서 참조하는 것이므로 참조 무결성 관계가 존재하지 않는 것이 일반적이지만, 이 판단은 업무 요건에 따라 달라진다.

 

기준 엔터티와의 관계를 설계할 때는, 기준 엔터티의 값이 참조 엔터티에 값으로 존재해야 하는지, 아니면 관계로 존재하는지를 분석해야 한다. 입력된 값으로 존재한다면 참조 무결성 관계는 없는 것이다. 기준 데이터는 값으로 저장하여 관리하는 것이 일반적이다.

 

만약 참조 무결성 관계가 존재하면, 기준 엔터티에 존재하는 값이 바뀌면 참조 엔터티에 사용한 값도 바꿔야 한다는 것을 의미한다. 물론 참조한 값이 참조할 시점의 값을 의미한다면 값을 임의로 바꾸면 안 된다. 이력 데이터를 관리하면 찾는 것이 가능하지만, 실익이 없다.

 

 

종속 관계와 참조 관계

• 종속 관계: 부모 엔터티와 자식 엔터티 간의 관계. 부모 엔터티가 없으면 자식 엔터티가 존재할 수 없다.
  • 부모 엔터티의 주 식별자를 자식 엔터티의 식별자로 상속하는 게 일반적이다.
• 참조 관계: 단지 어떤 엔터티와의 연관성을 관리하려는 관계일 뿐, 상위 엔터티가 없다고 존재할 수 없는 관계는 아니다.
  • 상위 엔터티의 주 식별자를 하위 엔터티의 식별자로 상속하지 않아야 한다.

 

종속 관계의 두 종류

1. 데이터 본질적으로 종속 관계인 것
2. 업무적으로 종속 관계인 것

 

식별 관계와 비식별 관계

식별 관계: 상위(부모) 엔터티의 주 식별자를 하위(자식) 엔터티로 상속할 때, 주 식별자에 포함되는 관계

• 업무 요건을 명확하게 표현하고 관리한다.
• 주 식별자를 인덱스로 사용할 수 있다.
• 두 엔터티가 종속 관계일 떄는 식별 관계를 사용하는 것이 기본 원칙이다.

비식별 관계: 상위(부모) 엔터티의 주 식별자가 하위(자식) 엔터티로 상속될 때 일반 속성에 포함되는 관계

• 두 엔터티가 참조 관계일 때는 비식별 관계를 사용해야 한다.

 

종속/참조 관계와 식별/비식별 관계

두 엔터티의 관계가 종속 관계일 때는 식별자로서 상속하는 것이다. 반면에 하위(자식) 엔터티가 상위(부모) 엔터티에 존재 종속되지 않으면, 즉 상위(부모) 엔터티가 존재하지 않아도 하위(자식) 엔터티가 존재할 수 있으면 일반 속성으로 상속하는 것이 원칙이다.

 

종속/참조 관계: 두 엔터티 사이의 성격을 파악하는 논리적인 개념

식별/비식별 관계: CASE 툴의 물리적인 표기 방법

 

1. 종속 관계이면서 식별 관계
   • 부모 엔터티에 존재 종속된 종속 엔터티는 대부분 식별 관계로 상속 받는다.
   • 변화에 취약하고, 하위(자식) 엔터티의 주 식별자가 복잡해진다는 단점이 있다.
2. 종속 관계이면서 비식별 관계
   • 요건이 변경될 가능성이 있거나, 복합 주 식별자가 바람직하지 않을 때는 비식별 관계를 사용할 수 있다.
   • 1번 모델보다 훨씬 유연하게 사용할 수 있고, 속성 엔터티에 인조 식별자를 사용하여 주 식별자가 단순해진다.
3. 참조 관계이면서 비식별 관계
   • 하위 엔터티의 주 식별자에 상위 엔터티의 주 식별자가 관여하지 않는다.
   • 하위 엔터티의 주 식별자는 인조 식별자거나 자신의 업무 식별자이다.
4. 참조 관계이면서 식별 관계
   • 매우 드문 관계(일반적으로는 잘못 설계한 모델)

결론:

• 두 엔터티가 업무적인 종속성이 없음에도 식별자로 상속하는 것은 지양해야 한다.
• 두 엔터티가 업무적인 종속성이 존재함에도 불구하고 무의식적으로 하위(자식) 엔터티에 인조 식별자를 사용하고 상위(부모) 엔터티의 주 식별자를 일반 속성으로 사용할 때가 있는데, 이렇게 인조 식별자를 남발하는 것 역시 지양해야 한다.
• 종속 관계라면 식별 관계를 사용하는 것이 바람직하며, 참조 관계라면 비식별 관계를 사용하는 것이 바람직하다.

 

식별 관계와 비식별 관계를 채택하는 예외 경우

성능 고려

• 심각한 성능 이슈가 있을 때 사용할 수 있는 방법. 실무에서는 단지 조인하지 않기 위한 목적으로 사용하는 경우가 있는데 성능 문제가 없다면 사용하지 않아야 한다.

모델 구조 고려

• 모델을 단순하게 만들 때 주로 사용하는 방법. 주 식별자가 복잡해지는 것을 방지하기 위해 업무 식별자를 대체해서 인조 식별자를 사용할 수 있다. 

 

관계 속성과 관계 엔터티

• 세 개의 관계 속성이 있으므로 관계선을 세 개 표현해야 한다.
• 또한 관계선이 여러 개이기 때문에 관계 명에 수식어를 사용해야 한다.

• 계약자는 한 명이지만 피보험자는 두 명, 연대보증인은 세 명까지 가능하다는 요건이 생겼을 경우의 모델
• 관계 속성이 많아졌지만 더 이상 늘어나지 않는다면 사용할 수 있는 모델

• 두 엔터티 간의 연관 관계까 한정적일 떄는 관계 속성으로 관리할 수 있지만, 연관 관계가 많아지거나 많아질 가능성이 있다면 관계 속성으로 관리할 수 없고 엔터티로 관리해야 한다.
• 두 엔터티 간에 많은 관계가 존재하면 이처럼 엔터티로 관리해야 한다.

 

관계 엔터티의 특징

• 관계 엔터티를 사용하면 ERD 뿐만 아니라 애플리케이션이나 쿼리의 수정까지 최소화시키는 유연한 모델이 된다.
• 부가 속성을 관리하기 쉬워진다.
• 빈번하게 발생하진 않지만, 관계 엔터티의 하위 엔터티가 생길 수 있다.
• 중복 관계, 중복 속성을 관리하는 것이 관계 엔터티에서 고려할 수 있는 비정규형 가운데 일부이다.
• 자체적으로 이력을 관리할 수 있는 구조이다.

 

관계 엔터티 선택 기준

구분	관계 속성(컬럼 관리 방식)	관계 엔터티(로우 관리 방식)
선택기준	- 반복 속성의 개수가 적으며, 업부 변경으로 인한 속성의 변경 가능성이 없을 때	- 업무 변경으로 인한 속성의 변경 가능성이 조금이라도 존재할 때 - 속성에 대한 하위 엔터티 관리가 필요할 때 - 속성의 이력 관리가 필요할 때
특징	- 속성으로 늘어남 - 업무 변화에 유연하지 않음 - 인덱스가 반복 속성 숫자 이상으로 증가함 - 조회 쿼리가 복잡하고 비효율적임 - 속성에 대한 하위(자식) 엔터티를 관리하기 힘듦 - 이력 관리가 복잡해지고 비효율적임 - 특정 요건에 대한 성능이 뛰어남	- 엔터티가 추가됨 - 업무 변화에 유연하고 확장성이 좋음 - 인덱스가 하나만 필요함 - 조회 쿼리가 단순하고 효율적임 - 속성에 대한 하위(자식) 엔터티를 관리할 수 있음 - 인스턴스 수가 증가함 - 이력 관리가 효율적임

 

관계선의 구성 요소

 

관계비

• 관계비(Cardinality)는 하나의 인스턴스와 관계있는 상대 인스턴스 개수를 의미한다. 관계비는 보통 새 발(Crow's Foot)로 표시한다.

관계 존재성

• 관계 존재성(Optionality)은 하나의 인스턴스와 관계있는 상대 인스턴스의 존재 여부를 의미한다.

관계 타입

• 관계를 상속할 때 식별 관계로 상속하는지 비식별 관계로 상속하는지를 관계 타입이라고 한다.

관계 참여수

• 관계 참여수는 관계선과 연관된 엔터티의 개수를 의미한다.

관계명

• 관계 명은 모델의 가독성을 높이기 위해 붙인다. 따라서 직관적으로 알 수 있는 대부분 관계에는 관계 명을 사용하지 않는다.

 

관계 구성 요소 - 관계비

관계비: 상위(부모) 엔터티의 한 개의 인스턴스가 하위(자식) 엔터티의 몇 개의 인스턴스와 연관이 있는지를 의미하는 용어

• 일대일 관계
• 일대다 관계
• 다대다 관계

 

관계비 분석 방법

관계비 분석의 핵시은 상대 인스턴스 개수가 하나인지, 하나 이상인지를 파악하는 것이다.

관계비는 일반적으로 관계 존재성을 포함하고 있다. 

• '0'이 포하된 일대일 관계
• '0'이 포함되지 않은 일대일 관계
• '0'이 포함된 일대다 관계
• '0'이 포함되지 않은 일대다 관계

관계비 분석 시 주의할 점

1. 관계비는 특정 시점을 기준으로 하지 않는 것
   • 관계비는 발생할 수 있는 가능성을 의미한다. 언젠가 생길 가능성이 있는 관계를 의미하기 때문에 특정 시점과는 무관하다.
   • 데이터는 계속 살아서 움직이는 유기체와 같기 때문에 고정된 시점이 아닌 미래를 포함한 전체 시점으로 판단해야 한다.
2. 이력 데이터
   • 원천 데이터만 포함된 업무 규칙에 따른 관계비는 일대일이지만, 이력 데이터까지 포함하면 관계비가 일대다가 될 수 있따는 점은 주의해야 한다.
   • 관계비를 설계할 떄는 이력 데이터가 관계비 제약에 영향을 미친다는 사실을 항상 염두해 두어야 한다.

 

관계 구성 요소 - 관계 존재성

관계 존재성: 하나의 인스턴스와 관계있는 상대 인스턴스의 존재 여부를 의ㅣ

• 하위(자식) 엔터티의 인스턴스와 연관되는 상위(부모) 엔터티의 인스턴스가 반드시 존재해야 하는지, 존재하지 않아도 되는지를 의미
• 하위(자식) 엔터티의 관계 속성에 사용된 값이 상위(부모) 엔터티의 주 식별자 속성에 반드시 존재하는지를 의미
• 최소 개수가 '0'이면 선택 관계이고, '1'이면 필수 관계이다. 필수 관계이면 상대 인스턴스가 반드시 존재해야 하며, 선택 관계이면 상대 인스턴스가 존재하지 않아도 된다.

 

상위 엔터티의 관계 존재성

상위(부모) 엔터티의 관계 존재성이 선택일 떄는 어부 규칙이 관계선에 제대로 반영된 것인지, 엔터티가 제대로 도출된 것인지 다시 한 번 살펴야 한다. 상위 엔터티의 관계 존재성이 필수여야 두 엔터티 사이에 업무 규칙이 존재하는 것이다.

 

관계비와 관계 존재성의 표기법

 

 

관계 존재성과 관계 속성의 널 제약

• 관계 존재성과 관계 속성의 NULL 허용 여부는 서로 관련이 없다.
• 참조 무결성은 관계 속성 값이 상위 엔터티의 값이거나 NULL일 수 있음을 허용하며, 이는 상위 엔터티의 주 식별자에는 NULL이 있을 수 없기 때문에 정의된 것이다.
• 두 개념을 혼동하면 데이터 관리에 오류가 발생할 수 있으므로 구분해서 이해해야 한다.