데이터베이스 이론

튜플은 행, 속성은 열, 도메인은 값의 범위, 차수(Degree)는 열 수, 카디널리티는 행 수다. 슈퍼키는 유일성, 후보키는 유일성+최소성, 기본키는 선택한 후보키, 대체키는 나머지 후보키다.

헷갈리는 지점 슈퍼키가 모두 후보키는 아니다. 외래키는 중복 가능하며 NOT NULL이 없다면 NULL이 허용될 수 있다.

개체 무결성은 기본키의 중복·NULL 금지, 참조 무결성은 외래키와 참조 대상의 일관성, 도메인 무결성은 값의 허용 범위·형식이다. 설계는 요구 분석 → 개념 → 논리 → 물리 → 구현으로 구분한다.

헷갈리는 지점 성능을 위해 중복을 허용하는 반정규화는 일관성 유지 비용을 키울 수 있다.

X→Y는 X 값이 같으면 Y도 같다는 뜻이다. 1NF는 원자값, 2NF는 후보키의 일부에 대한 비주요 속성의 부분 종속 제거, 3NF는 비주요 속성의 이행 종속 제거를 핵심으로 이해한다.

헷갈리는 지점 3NF의 엄밀 조건: 모든 비자명 X→A에서 X가 슈퍼키이거나 A가 주요 속성. 주요 속성은 어떤 후보키에라도 포함되는 속성이다.

BCNF는 모든 비자명 함수 종속의 결정자가 슈퍼키여야 한다. 3NF보다 강하다. 흔히 “모든 결정자가 후보키”로 암기하지만 정확한 판정은 슈퍼키 조건이다.

헷갈리는 지점 정규형을 묻는다면 만족하는 가장 높은 단계를 답한다. 무손실 분해와 종속성 보존은 서로 다른 성질이다.

원자성은 전부 성공 또는 취소, 일관성은 제약 유지, 격리성은 동시에 실행되어도 정해진 격리 수준의 관찰 보장, 지속성은 커밋 결과 유지다.

헷갈리는 지점 격리 수준마다 허용 현상이 다르다. 모든 트랜잭션이 항상 완벽한 직렬 실행처럼 보인다고 일반화하지 않는다.

로그 기반 회복은 UNDO로 미완료 변경을 취소하고 REDO로 필요한 완료 변경을 다시 반영한다. 체크포인트는 회복 시 확인할 범위를 줄인다. 2단계 로킹은 잠금 확장 뒤 축소 단계로 나눈다.

헷갈리는 지점 잠금 단위가 커지면 관리 비용은 줄지만 동시성이 낮아지기 쉽다. 2PL이 교착상태 자체를 없애지는 않는다.

관계형 DB는 고정된 스키마와 SQL 질의를 사용한다. NoSQL은 키-값, 문서, 컬럼 패밀리, 그래프처럼 스키마가 유연한 저장 모델을 묶어 부르는 말이다. CAP 정리는 분산 시스템이 일관성(Consistency)·가용성(Availability)·분할 내성(Partition tolerance) 중 네트워크 분할 상황에서 최대 두 가지만 동시에 만족할 수 있다는 이론이다. 샤딩은 하나의 큰 데이터셋을 여러 서버에 나누어 저장하는 수평 분할이다.

헷갈리는 지점 NoSQL이 트랜잭션이나 관계를 전혀 지원하지 않는다고 단정하지 않는다. 지원 범위는 제품마다 다르다.

개체는 관리하려는 대상(학생·과목), 속성은 대상의 특성(학번·이름), 관계는 대상 사이의 연관(수강)이다. 개념 설계에서 ER 모델을 만들고 논리 설계에서 테이블·키로 바꾼다.

1:N은 보통 N쪽 테이블에 1쪽의 키를 외래키로 둔다. M:N은 관계를 별도 연결 테이블로 만들고 양쪽 키를 저장한다. 예를 들어 학생-과목의 수강 관계는 수강(학번,과목번호,성적)으로 표현한다.

헷갈리는 지점 외래키를 둔다고 모든 관계의 필수 참여가 자동 보장되지는 않는다. NOT NULL 등의 조건이 필요하다.

슈퍼키는 모든 행을 구별할 수 있는 속성 집합이다. 후보키는 슈퍼키 중 어느 속성도 빼지 못하는 최소 집합이다. 학번만으로 학생을 구별하면 {학번,이름}도 슈퍼키지만 후보키는 아니다. 학번을 남기고 이름을 빼도 구별되기 때문이다.

함수 종속으로 후보키를 찾을 때 X의 속성 폐포 X+를 구한다. 시작 X에 X로 결정 가능한 속성을 계속 추가하고 전체 속성을 얻으면 X는 슈퍼키다. 그 뒤 불필요한 속성을 제거해 최소성을 확인한다.

헷갈리는 지점 서로 다른 후보키의 속성 개수가 달라도 둘 다 최소성을 만족할 수 있다.

한 테이블에 서로 다른 대상을 섞으면 중복 때문에 삽입·삭제·갱신 이상이 생긴다. 수강 행이 없으면 학생 정보도 저장할 수 없는 것이 삽입 이상, 마지막 수강을 지우며 학생 정보를 잃는 것이 삭제 이상, 학생 이름을 여러 행 중 일부만 바꾸는 것이 갱신 이상이다.

수강(학번,과목,학생이름,학과코드,학과명,성적)의 키가 (학번,과목)일 때 학번→학생이름,학과코드는 부분 종속이다. 이를 학생 테이블로 분리하면 2NF다. 학생에서 학과코드→학과명을 별도 학과 테이블로 분리하면 전형적인 3NF다.

헷갈리는 지점 정규화는 단순히 테이블을 작게 나누는 것이 아니라 종속성과 정보 보존을 고려한다.

BCNF는 모든 비자명 함수 종속 X→Y의 X가 슈퍼키여야 한다. 주요 속성 예외가 있는 3NF보다 강하다. 4NF는 비자명 다치 종속의 결정자가 슈퍼키여야 하고 5NF는 후보키로 설명되지 않는 조인 종속을 제거한다.

학생의 취미와 사용 언어가 서로 독립인데 한 표에 조합을 모두 기록하면 학생→→취미, 학생→→언어의 다치 종속을 살핀다. 학생-취미, 학생-언어로 분리하는 것이 전형적인 4NF 학습 사례다. 반정규화는 성능을 위해 중복·병합 등을 의도적으로 도입한다.

헷갈리는 지점 반정규화가 무결성을 자동 보장하는 것은 아니다. 중복 갱신·일관성 유지가 필요하다.

동시에 같은 데이터를 바꾸면 한 변경이 다른 변경을 덮는 갱신 손실이 생길 수 있다. 로킹은 접근을 잠금으로 조정한다. 공유 잠금은 읽기, 배타 잠금은 쓰기에 사용한다. 2PL은 잠금을 얻는 확장 단계 뒤 잠금을 풀기만 하는 축소 단계로 나눈다.

Read Uncommitted·Read Committed·Repeatable Read·Serializable은 격리 수준이다. 전통적인 표준 구분에서 Read Committed는 Dirty Read를 막고, Repeatable Read는 같은 행의 반복 읽기 변화도 막으며, Serializable은 직렬 실행에 대응하는 결과를 보장한다. 실제 DBMS의 구현은 표보다 강하거나 다를 수 있다.

헷갈리는 지점 2PL은 직렬 가능성을 위한 기법이지만 교착상태가 생길 수 있다.

장애 복구에서는 트랜잭션의 커밋 여부와 로그 정책을 본다. 일반적인 학습 모형에서 미커밋 변경은 UNDO로 취소하고 필요한 커밋 변경은 REDO로 다시 적용한다. WAL은 데이터 페이지를 기록하기 전에 해당 로그를 먼저 영속화하는 원칙이다. 체크포인트는 복구 작업 범위를 줄인다.

관계대수는 결과를 릴레이션으로 만드는 절차적 연산이다. 선택 σ는 행 조건, 추출 π는 열, 조인은 연결, 디비전 ÷는 모든 대상과 관련된 대상을 찾는다. 분산 DB의 위치·분할·복제 투명성은 사용자가 분산 저장 세부를 의식하지 않게 하는 성질이다.

헷갈리는 지점 UNDO/REDO 필요성은 즉시·지연 갱신 등 정책에 달려 있다. 로그 정책 조건을 함께 읽는다.

Dirty Read는 미커밋 값 읽기, Non-repeatable Read는 같은 행의 재조회 값 변경, Phantom Read는 같은 검색 조건의 행 집합 변경이다. 표준 최소 보장 기준으로 Read Committed는 Dirty Read를 막고 Repeatable Read는 앞의 두 현상을 막는다. Serializable은 직렬 실행과 같은 효과를 보장한다.

2026.10.14 재확인: PostgreSQL 18 트랜잭션 격리

헷갈리는 지점 문제가 특정 DBMS를 명시하면 그 구현을 따른다. 이론 표와 실제 구현을 같은 것으로 단정하지 않는다.