데이터 무결성(Data Integrity)

데이터 무결성 정의

데이터의 정확서, 일관성, 유효성, 신뢰성을 위해 유효하지 않은 데이터의 수정으로부터 데이터를 보호
데이터베이스 내의 데이터가 현실 세계의 올바른 데이터를 갖도록 보장
데이터 무결성 갈화(enforcement) -> 데이터 무결성을 가지도록 하는 행위

데이터 무결성 종류

개체 무결성(Entity): 테이블의 데이터 인스턴스(로우, 행)를 유일하게 식별할 수 이쓴 속성이나 속성 그룹을 가져야 함
영역 무결성(Domain): 해당 컬럼의 값이 컬럼이 가질수 있는 값의 영역(도메인)내에 속한 값이어야 함
참조 무결성(Reference): 해당 컬럼의 값이 참조할 수 없는 값을 가질 수 없도록 함
사용자 정의 무결성: 다양하게 정의될 수 있는 비즈니스 규칙에 따라 일관성을 유지함

무결성 강화 방법

애플리케이션: 데이터를 조작하는 프로그램 내에 데이터 생성, 수정, 삭제 시 무결성 조건을 검정하는 코드를 추가
- 장점: 사용자 정의 같은 복잡한 무결성 조건을 구현함
- 단점:
  - 소스코드에 분산되어 관리의 어려움이 있음
  - 개별적으로 실행되므로 적정성 검토에 어려움
데이터베이스 트리거: 트리거 이벤트 시 적정한 SQL을 실행하여 무결성 조건을 실행함
- 장점:
  - 통합 관리가 가능함
  - 복잡한 요건 구현 가능
- 단점:
  - 운영 중 변경이 어려움
  - 사용자 주의가 필요함
제약조건: 데이터베이스 제약조건을 선언하여 무결성을 유지함
- 장점:
  - 통합관리가 가능함
  - 간단한 선언으로 구현 가능
  - 변경이 용이하고 유효/무효 상태 변경이 가능함
  - 원천적으로 잘못된 데이터 발생을 막을 수 있음
- 단점:
  - 복잡한 제약조건 구현이 불가능
  - 예외적인 처리가 불가능

개체 무결성(Entity Integrity)

개체 무결성 정의

테이블에 저장되는 각각의 로우에 대해서 유일성을 보장하기 위한 무결성
반드시 보장되어야 하므로, 프로그램이나 트리거 보다는 DBMS가 제공하는 기본키(Primary Key)제약조건 이나 유일성(Unique) 제약조건** 등을 이용하여 구현함

유일키(Unique Key) 제약조건

지정된 컬럼의 값이 중복되는 것을 허용하지 않음
테이블에 여러 개가 존재할 수 있음
NULL 값은 허용
- 복합 유일키(Composite Unique Key)

유일키 제작조건 생성 예시 (oracle-21C)

CREATE TABLE unique_test (
    col1 VARCHAR2(10) UNIQUE,
    col2 VARCHAR2(10),
    col3 VARCHAR2(10),
    col4 VARCHAR2(10),

    CONSTRAINT "col2_UK" UNIQUE(col2),
    CONSTRAINT "col3col4_UK" UNIQUE(col3, col4)
);

기본키(Primary Key) 제약조건

테이블에 있는 데이터를 유일하게 식별하기 위한 무결성 제약조건
테이블 당 하나만 지정 가능함
유일(Unique) 해야 하고, NULL 값을 가지면 안됨
특정 컬럼(들)을 기본키로 지정하면, 자동으로 Unique 인덱스와 NOT NULL 속성을 가지게 됨
하나 또는 여러 개의 컬럼을 하나의 기본키로 만들 수 있음
기본키를 만들면 Primary Key 제약조건이, 유일키를 만들면 Unique 제약조건이 생성되며, 둘 모두 Unique 인덱스가 생성됨

기본키 제작조건 생성 예시 (oracle-21C)

CREATE TABLE pk_test(
    col1 VARCHAR2(10) PRIMARY KEY,
    col2 VARCHAR2(10)
);

CREATE TABLE pk_test(
    col1 VARCHAR2(10),
    col2 VARCHAR2(10),

    CONSTRAINT "col1_PK" PRIMARY KEY (col1)
);

영역 무결성(Domain Integrity)

영역 무결성 정의

해당 컬럼의 값이 컬럼이 가질 수 있는 값의 영역(도메인) 내에 속한 값이어야 함
애플리케이션 프로그램의 기능에 의해 유효 값에 대한 검증을 선행
데이터베이스 제약조건을 선언하여 무결성을 강화

컬럼 데이터 타입(Data Type) 정의

데이터 타입은 컬럼에 저장되는 값의 형식과 범위를 제한하기 때문에 도메인 무결성을 위한 기초 단위

데이터 타입의 결정

데이터 타입 선정의 기본 원칙은 최소한의 크기로 사용자의 데이터 요구를 만족할 수 있는 타입을 선정하는 것임
저장되는 데이터가 차지하는 공간이 적을 수록 한 블록(페이지)에 더 많은 로우를 저장할 수 있으며 결과적으로 데이터블록(페이지) 로딩 수가 줄어들어 좋은 성능을 발휘하게 됨
문자와 숫자 데이터 형식은 일반적으로 데이터베이스에 정의되는 모든 데이터 형식의 90% 이상을 차지함

문자열 타입(Characcter Data Types) (oracle 21-C)

테이블 설계 시 고려사항

수직 분할
- 컬럼 데이터의 길이 합이 블록 사이즈보다 큰 경우 수직 분할을 고려 (속도 저라 현상을 유발)
- 컬럼 길이가 길고 특정 컬럼의 사용 빈도 차이가 심한 경우 이거나 각기 다른 사용자 그룹이 특정 컬럼만을 사용하고 같이 처리되는 경우가 드문 경우는 수직 분할을 고려
- 수직 분할을 고려할 때에는 분할되는 테이블이 하나의 트랜잭션에 의해 동시에 처리되는 경우나 조인이 빈번히 발생되는 경우가 없어야 함

NOT NULL 제약조건

널(NULL) 값

데이터베이스에서 널(Null)은 아직 알려지지 않은(모르는) 값(Unknown value)이나, 해당 없음(Inapplicable) 등의 이유로 정보 부재를 명시적으로 표시하기 위해 사용하는 특수한 데이터 값
공백(Blank)나 영(Zero)과는 분명히 다른 개념
숫자 타입의 컬럼은 계산에 이용되는 경우가 많은데, NULL 값이 존재하면 연산이 불가능하여 에러가 발생
이를 방지하기 위해 숫자 타입의 컬럼은 NOT NULL 제약조건을 부여하고 기본값으로 0을 정의하기도 함

NOT NULL 제약조건

널 값을 가질 수 없는 컬럼은 NOT NULL 이라는 제약 조건을 별도로 명시해서 사용
컬럼의 순서는 일반적으로 테이블 내의 중요도에 따라 정해짐
검색에 자주 사용되는 컬럼을 앞으로 배치
주로 앞쪽은 NOT NULL 컬럼, 뒤쪽은 NULL 컬럼이 되도록 적용

CHECK 제약조건

컬럼 유효값에 대한 제약조건으로 CHECK를 이용
삽입(수정)되는 데이터를 검사해서 해당되는 영역의 데이터면 진행시키고, 그렇지 않으면 삽입(수정) 작업을 취소하는 역할을 수행
TRUE 혹은 FALSE 값을 도출하는 어떤 조건도 포함될 수 있음

CHECK 제약조건 생성 예시 (oracle-21C)

    CREATE TABLE emp_test(
    empid NUMBER(6,0) NOT NULL CHECK (empid>0),
    empname VARCHAR2(30) NOT NULL,
    address VARCHAR2(100) NULL CHECK (address like 'S%'),
    grade NUMBER(10,2) NULL,
    gender CHAR(2 CHAR) NULL,
    regdate DATE NULL ,

    CONSTRAINT check_gender CHECK ( gender IN ('남자','여자') )
)

DEFAULT 속성

DEFAULT 정의

DEFAULT는 데이터 제약조건에 포함되지는 않지만 컬럼단위로 설정되는 속성
데이터를 삽입할 때 컬럼의 값을 지정하지 않으면 미리 정의된 값을 자동으로 넣어주는 메커니즘
스칼라 값(문자, 숫자)와 스칼라 함수를 이용할 수 있음

DEFAULT 생성 예시 (oracle-21C)

CREATE TABLE emp_test(
    empid NUMBER(6,0) NOT NULL CHECK (empid>0),
    empname VARCHAR2(30) NOT NULL,
    address VARCHAR2(100) NULL CHECK (address like 'S%'),
    grade NUMBER(10,2) DEFAULT 3.9 NOT NULL,
    gender CHAR(2 CHAR) DEFAULT '남자' NOT NULL,
    regdate DATE DEFAULT SYSDATE NOT NULL ,

    CONSTRAINT check_gender CHECK ( gender IN ('남자','여자') )
);

참조 무결성(Referential Integrity)

테이블 사이의 관계 규칙을 정의하기 위한 제약조건
데이터가 입력, 수정, 삭제 될 때 두 테이블 로우 사이의 정합성과 일관성을 유지하는데 사용
참조하는 테이블(자식테이블)에 데이터가 삽입될 때에는 항상 참조되는 테이블(부모테이블)에 있는 값으로 들어가야 함
외래키 제약조건을 구현함

외래키(Foreign Key) 제약조건 설정 예시 (oracle-21C)

CREATE TABLE emp_test(
    empid NUMBER(6,0) NOT NULL CHECK (empid>0),
    empname VARCHAR2(30) NOT NULL,
    address VARCHAR2(100) NULL CHECK (address like 'S%'),
    grade NUMBER(10,2) DEFAULT 3.9 NOT NULL,
    gender CHAR(2 CHAR) DEFAULT '남자' NOT NULL,
    regdate DATE DEFAULT SYSDATE NOT NULL ,
    department_id NUMBER(4,0),

    CONSTRAINT check_gender CHECK ( gender IN ('남자','여자') ),
    CONSTRAINT fk_deptno FOREIGN KEY (department_id) REFERENCES DEPARTMENTS(DEPARTMENT_ID)
);