[SQLD 자격증] 1과목 | 성능 데이터 모델링, 정규화, 반정규화 설명 & 문제풀이

성능 데이터 모델링

• 데이터베이스의 성능 향상을 위해 분석/설계 단계부터 성능과 관련된 사항이 데이터 모델링에 반영되도록 하는 것
• 데이터의 증가가 빠를수록 성능 개선 비용이 증가함
• 설계단계부터 고려할 경우 비용 최소화가 가능함

 

성능 데이터 모델링 순서

1. 데이터 모델링 시 정규화를 정확히 수행함
2. 데이터베이스 용량을 산정함
3. 데이터베이스에 발생하는 트랜잭션 유형을 파악함
4. 용량과 트랜잭션의 유형에 따라 반정규화를 수행함
5. 이력모델, PK/FK 조정, 슈퍼타입/서브타입 조정을 수행함

 

정규화 vs 반정규화

• 정규화
  • 데이터를 분해하는 과정
  • 데이터의 중복을 최소화하고, 유연성을 가지며, 변경을 최소화하고, 데이터가 일관될 수 있도록 하는 방법이다.
  • 제 1~5정규화가 있지만, 주로 1~3 정규화까지 수행함
• 반정규화
  • 정규화를 했을 때 성능이 더욱 악화될 경우, 데이터의 중복을 허용하고 조인을 줄여서 성능을 향상시키는 방법이다.

 

정규화

• 제 1정규화
  
  • 기본키를 설정하는 과정
  • 속성의 원자성과 엔터티의 유일성을 확보함
  • 모든 속성이 식별자에 종속되어야 함
  • X가 변하면 Y가 변한다 (Y는 X에 함수적으로 종속됨)
  • 식별자가 변하면 속성이 변함
  • 속성값의 중복 여부 체크! (단일 → 복합 순)

정규화 전

1차 정규화를 통해 선정된 기본키 / 1차 정규화를 통해 도출된 1차 정규형

 

• 제 2정규화
  • 기본키가 2개 이상으로 구성될 경우 수행함
  • 모든 속성(지역명, 점주명, 메뉴명, 출시일, 가격)이 식별자에 종속해야하며, 아니면 분해해야 함
  • 부분함수 종속성을 분해함
  • 주식별자 중 일부로부터 독립하여 1:M의 관계로 재설계

• X → Y (X가 변하면 Y가 변한다 (Y는 X에 함수적으로 종속됨)
• 함수적 종속성 여전히 존재함 (부분함수 종속성)
• {매장코드, 메뉴코드} → {가격}
  {매장코드} → {지역명, 점주명}
  {메뉴코드} → {메뉴명, 출시일}

정규화 완료

 

정규화 전후 스키마 비교

 

• 제 3정규화
  • 기본키 외에 컬럼간 종속성을 제거함
  • ‘이행 함수 종속성’ 제거

 

반정규화

• 정규화를 했을 때 성능이 더욱 악화될 경우, 데이터의 중복을 허용하고 조인을 줄여서 성능을 향상시키는 방법이다.

 

• 성능 데이터 모델링 순서
  1. 데이터 모델링 시 정규화를 정확히 수행함
  2. 데이터베이스 용량을 산정함
  3. 데이터베이스에 발생하는 트랜잭션 유형을 파악함
  4. 용량과 트랜잭션의 유형에 따라 반정규화를 수행함
  5. 이력모델, PK/FK 조정, 슈퍼타입/서브타입 조정을 수행함

 

• 반정규화 기법 (칼럼 & 테이블)
  
  • 칼럼추가 - 중복칼럼 추가, 파생칼럼 추가(ex. 계산된 컬럼), 이력테이블 칼럼 추가, PK에 의한 칼럼 추가 등
  • ex) 중복칼럼 추가
    A테이블에 있는 a,b정보를 조회할 때 C테이블의 c 정보와 D테이블의 d정보를 늘 함께 조회한다면?
    >>> 과도한 조인을 줄이기 위해 A테이블에 c,d 컬럼을 추가하여 조회 성능을 향상시킨다.
  • ex) 파생칼럼 추가
    여러 테이블을 JOIN해서 얻을 수 있는 정보값이 자주 사용된다면?
    >>> 미리 계산된 컬럼을 추가해둔다. ex) SUM(단가)
    • 문제 TIP ! 쿼리 or 주석 내용에 해결방안이 있는 경우가 많음 
  • 테이블 병합 / 테이블 분할 / 테이블 추가
  • 테이블 병합 : 1:1 관계 테이블 병합 , 1:M 관계 테이블 병합, 슈퍼/서브타입 테이블 병합
    
    • 슈퍼타입{회원} ⇔ 서브타입 {개인회원, 법인회원}
  • 테이블 분할
    
    • 수직분할 : [a,b,c,d] 컬럼 → [a,b] [c,d] 로 분리하여 보관
    • 수평분할 : 하나의 테이블에 있는 값을 기준으로 테이블 분할 ( Partition 기법 )
      ex. 매일 쌓이는 고객별 위치 정보를 한 테이블에 넣어두면 엑세스 범위가 넓음 → 연도별로 쪼개서 저장
  • - 테이블 추가 : 중복테이블, 통계테이블, 이력테이블, 부분테이블

 

기타 성능 관련 개념 정리

• 한 테이블에 너무 많은 칼럼이 존재하여 로우체이닝이 발생하는 등 조회성능 저하가 발생한다면
  → 트랜잭션이 접근하는 칼럼 유형을 분석해 테이블을 분리하면, 디스크 I/O가 줄어서 성능이 향상될 수 있다.
  
  
• WHERE문을 통해 조회를 할 때 자주 사용되는 PK순으로 순서를 변경하고 인덱스를 생성하는 것이 성능에 유리할 수 있다.
  ex) WHERE 지역명 = ‘서울’ AND 출시일 BETWEEN ‘20220101’ AND ‘20220331’
  → (1) 상수값으로 조회하는 PK (2) 범위로 조회하는 PK 순
  → 앞쪽에 위치한 속성의 값이 가급적 ‘=’, 최소한 범위를 나타내는 ‘BETWEEN’, ‘<’’>’ 가 들어와야 인덱스를 사용할 수 있다.
• 트랜잭션의 통합/개별 처리 케이스
  - 데이터 전체를 대상으로 일괄 처리하는데 테이블이 분리되어 개별로 관리하면 오히려 연산량을 늘릴 수 있고
  - 데이터를 개별로 처리하는데 테이블은 하나로 통합되어 관리하면 불필요하게 많은 데이터의 집적으로 성능이 저하될 수있음
  → 트랜잭션을 통합하여 처리하면 통합해두는 것이 성능에 좋고, 개별로 처리하면 개별로 유지하는 것이 좋다.

 

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SQLD 과목	목차	링크
1과목  데이터 모델링의 이해 (10문항 출제)	데이터 모델링의 이해	데이터모델링의 이해, 엔터티, 속성
		관계, 식별자
	데이터 모델과 성능	성능 데이터 모델링, 정규화, 반정규화 설명 & 문제풀이
SQLD 2과목 SQL 기본및 활용 (40문항 출제)	SQL 기본	관계형 데이터베이스 개요 및 DCL(GRANT, REVOKE) 설명 & 문제풀이
		DDL(CREAT, ALTER, DROP, RENAME, TRUNCATE) 설명 & 문제풀이
		DML(INSERT, UPDATE, DELETE) 설명 & 문제풀이
		TCL(ROLLBACK, SAVEPOINT, COMMIT) 설명 & 문제풀이
		DML(SLELECT) 기본구조 설명 & 문제풀이
		DML(SELECT) 함수(문자형, 숫자형, 날짜형, 형변환) 설명 & 문제풀이
		DML(SELECT) DECODE, CASE WHEN, ORDER BY 설명 & 문제풀이
		WHERE 절 연산자, 문자열 연산자, 임시테이블, VIEW 설명 & 문제풀이
		NULL 함수, GROUP BY, HAVING, ROWNUM & ROWID 설명 & 문제풀이
	SQL 활용	GROUP 함수 설명 & 문제풀이
		JOIN, UNION, MINUS, 서브쿼리 설명 & 문제풀이
		계층형 조회 설명 & 문제풀이
		WINDOW 함수 전체 설명 & 문제풀이
	SQL 최적화 기본원리	테이블 파티션, 옵티마이저, 인덱스 설명 & 문제풀이
		옵티마이저 JOIN, PL-SQL, 분산 데이터베이스 설명 & 문제풀이