[Database] 관계 데이터 모델과 관계 데이터베이스 제약조건

개념적 세계에서는 ER 모델을 표현하여 엔티티를 표현했습니다.

논리적 세계에서는 관계 모델을 이용해 relation(릴레이션)을 표현합니다.

릴레이션은 테이블의 형태를 띄며, 튜플(행, 레코드)의 집합입니다.

정리하자면 다음과 같습니다.

• 테이블 : 릴레이션
• 행 : 튜플
• 열 : 애트리뷰트 (속성)

[그림 1] 릴레이션 예시

릴레이션에 관련된 용어들인데, 일부는 ER 모델링 용어와 공유합니다.

• 도메인 : 원자 값의 범위
• 릴레이션 스키마 : 릴레이션과 애트리뷰트의 집합
• 릴레이션 차수 : 릴레이션 애트리뷰트 개수
• 릴레이션 튜플
• 릴레이션 상태

릴레이션 튜플 순서는 의미가 없습니다.

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릴레이션이 모두 만족해야 하는 제약조건이 존재합니다.

제약조건의 구성은 다음과 같습니다.

1. 도메인 제약조건
2. 키 제약조건
3. 엔티티 무결성 제약조건
4. 참조 무결성 제약조건

하나씩 살펴보면 이렇습니다.

1. 도메인 제약조건

• 한 애트리뷰트의 값은 그 애트리뷰트에 있는 하나의 원자 값이다. (복합 애트리뷰트가 아니다)
• 한 애트리뷰트 값은 반드시 해당 애트리뷰트 도메인에 속하는 원자 값이어야 한다.

2. 키 제약조건

• 모든 튜플에 대해서 키 애트리뷰트의 값은 서로 달라야 한다.
• 키가 무엇인지 정의하기 위해서는 슈퍼키의 정의가 필요합니다.
• 튜플을 구별하기 위해 설계자는 키 후보 중에서 하나를 임의로 골라 식별자로 사용하는데, 이를 기본키라고 합니다.
• 기본 키로 지정되지 않은 키는 보조키(유일키, 선택키)라고 합니다.
• 정리하자면 다음과 같습니다.
  • 슈퍼키 : 모든 튜플 중에서 서로 다른 값을 가지는 애트리뷰트들의 집합
  • 키(=후보키) : 슈퍼키 중에서 없어도 되는 애트리뷰트가 없는 슈퍼키
  • 기본 키 : 식별자로 사용하기 위해 설계자가 임의로 정한 키
  • 보조키, 유일키, 선택키 : 기본 키로 지정되지 않은 키

3. 엔티티 무결성 제약조건

• 기본키의 값은 NULL이 될 수 없습니다.
• 기본키가 NULL을 가지게 되면 튜플을 구별할 수 있는 수단이 존재하지 않기 때문입니다.

4. 참조 무결성 제약조건

• 튜플이 다른 튜플을 참조할 때, 참조되는 튜플이 반드시 존재해야 합니다.

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릴레이션을 조작하다 보면 제약조건이 위반되는 경우가 있습니다.

이럴 때는 제약조건에 맞을 수 있도록 적절한 조치를 취하는 액션을 지정해야 합니다.

릴레이션의 기본 갱신 연산은 삽입, 삭제, 수정입니다. 연산 후 제약조건을 위반하지 않는 게 가장 좋지만, 위반하였을 경우 다음과 같은 처리 방안을 강구해야 합니다.

1. 삽입 연산

• 도메인에 맞지 않는 값 삽입 (도메인 제약조건 위반)
• 동일한 기본 키 삽입 (키 제약조건 위반)
• 기본 키 값을 NULL로 삽입 (엔티티 무결성 제약조건 위반)
• 외래 키의 값이 참조되는 릴레이션의 키 값으로 존재하지 않음 (참조 무결성 제약조건 위반)
• 제약 조건 위반 시 액션
  • 해당 값 삽입 거부
  • 위반 사실을 사용자에게 통보

2. 삭제 연산

• 튜플을 삭제하는 경우, 다른 테이블에서 참조하고 있는지 검사한 뒤 그렇지 않은 경우만 삭제 (참조 무결성 제약조건 때문)
• 제약 조건 위반 시 액션
  • 삭제를 거부하거나
  • 삭제되는 튜플을 참조하는 튜플들까지 모두 삭제하거나 (연쇄 삭제)
  • 삭제되는 튜플을 참조하는 튜플에서 외래키 값을 NULL로 변경하거나 다른 튜플을 참조하도록 변경

3. 수정 연산

• ‘삭제 후 삽입’ 연산으로 간주될 수 있기 때문에 위 두가지 문제점이 모두 나타날 수 있습니다.