ER 모델

ER 모델

데이터베이스 설계를 용이하게 하기 위해서 P.P. Chen이 1976년에 제안하였음

그 후에 많은 학자들이 이 모델을 강화시켰음

현재는 EER(Enhanced Entity Relationship) 모델이 데이터베이스 설계 과정에 널리 사용되고 있음

개념적 설계를 위한 인기 있는 모델로서, 높은 수준으로 추상화하며, 이해하기 쉬우며, 구문들의 표현력이 뛰어나고 사람들이 응용에 대해 생각하는 방식과 가깝고, 많은 CASE 도구들에서 지원됨

실세계를 엔티티, 애트리뷰트, 엔티티들 간의 관계로 표현함

쉽게 관계 데이터 모델로 사상됨

기본적인 구문으로는 엔티티, 관계, 애트리뷰트가 있고, 기타 구문으로는 카디날리티 비율, 참여 제약조건 등이 있음

적은 노력으로 쉽게 배울 수 있고, 전문가가 아니어도 이해하기 쉬우며, 자연어보다는 좀더 정형적이고, 구현에 독립적이어서 데이터베이스 설계자들이 최종 사용자들과 의사 소통을 하는데 적합함

ER 모델을 기반으로 만들어진 다수의 CASE 도구(예, ERWin 등)들이 존재함

이런 도구들은 ER 설계를 자동적으로 SQL Server, 오라클, 사이베이스 등의 데이터 정의어로 변환하고, 어떤 도구는 XML로 변환함

현재는 데이터베이스 설계를 위한 다소 구형 그래픽 표기법

엔티티

하나의 엔티티는 사람, 장소, 사물, 사건 등과 같이 독립적으로 존재하면서 고유하게 식별이 가능한 실세계의 객체

사원처럼 실체가 있는 것도 있지만 생각이나 개념과 같이 추상적인 것도 있음

엔티티 타입

엔티티들은 엔티티 타입(또는 엔티티 집합)들로 분류됨

엔티티 타입은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 틀

엔티티 집합은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 모임

하나의 엔티티는 한 개 이상의 엔티티 집합에 속할 수 있음

엔티티 타입은 관계 모델의 릴레이션의 내포에 해당하고, 엔티티 집합은 관계 모델의 릴레이션의 외연에 해당함

엔티티 집합과 엔티티 타입을 엄격하게 구분할 필요는 없음

ER 다이어그램에서 엔티티 타입은 직사각형으로 나타냄

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강한 엔티티 타입

강한 엔티티 타입(정규 엔티티 타입)은 독자적으로 존재하며 엔티티 타입 내에서 자신의 키 애트리뷰트를 사용하여 고유하게 엔티티들을 식별할 수 있는 엔티티 타입

약한 엔티티 타입

약한 엔티티 타입은 키를 형성하기에 충분한 애트리뷰트들을 갖지 못한 엔티티 타입

이 엔티티 타입이 존재하려면 소유 엔티티 타입이 있어야 함

소유 엔티티 타입의 키 애트리뷰트를 결합해야만 고유하게 약한 엔티티 타입의 엔티티들을 식별할 수 있음

요구사항 명세에서 명사나 형용사로 표현됨

엔티티는 독립적인 의미를 갖는데 반해서 애트리뷰트는 독립적인 의미를 갖지 않음

ER 다이어그램에서 타원형으로 나타냄

애트리뷰트와 엔티티 타입은 실선으로 연결

단순 애트리뷰트(simple attribute)

더 이상 다른 애트리뷰트로 나눌 수 없는 애트리뷰트

ER 다이어그램에서 실선 타원으로 표현함

ER 다이어그램에서 대부분의 애트리뷰트는 단순 애트리뷰트

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복합 애트리뷰트(composite attribute)

두 개 이상의 애트리뷰트로 이루어진 애트리뷰트

동일한 엔티티 타입이나 관계 타입에 속하는 애트리뷰트들 중에서 밀접하게 연관된 것을 모아놓은 것

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단일 값 애트리뷰트(single-valued attribute)

각 엔티티마다 정확하게 하나의 값을 갖는 애트리뷰트

ER 다이어그램에서 단순 애트리뷰트와 동일하게 표현됨

예: 사원의 사원번호 애트리뷰트는 어떤 사원도 두 개 이상의 사원번호를 갖지 않으므로 단일 값 애트리뷰트

ER 다이어그램에서 대부분의 애트리뷰트는 단일 값 애트리뷰트

다치 애트리뷰트(multi-valued attribute)

각 엔티티마다 여러 개의 값을 가질 수 있는 애트리뷰트

ER 다이어그램에서 이중선 타원으로 표현함

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저장된 애트리뷰트(stored attribute)

다른 애트리뷰트와 독립적으로 존재하는 애트리뷰트

ER 다이어그램에서 단순 애트리뷰트와 동일하게 표현됨

ER 다이어그램에서 대부분의 애트리뷰트는 저장된 애트리뷰트

예: 사원 엔티티 타입에서 사원이름, 급여는 다른 애트리뷰트와

독립적으로 존재함

유도된 애트리뷰트(derived attribute)

다른 애트리뷰트의 값으로부터 얻어진 애트리뷰트

관계 데이터베이스에서 릴레이션의 애트리뷰트로 포함시키지 않는 것이 좋음

ER 다이어그램에서 점선 타원으로 표현함

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약한 엔티티 타입

키를 형성하기에 충분한 애트리뷰트들을 갖지 못한 엔티티 타입

약한 엔티티 타입에게 키 애트리뷰트를 제공하는 엔티티 타입을 소유 엔티티 타입(owner entity type) 또는 식별 엔티티 타입(identifying entity type)라고 부름

ER 다이어그램에서 이중선 직사각형으로 표기

약한 엔티티 타입의 부분 키는 점선 밑줄을 그어 표시

부분 키(partial key): 부양가족의 이름처럼 한 사원에 속한 부양가족 내에서는 서로 다르지만 회사 전체 사원들의 부양가족들 전체에서는 같은 경우가 생길 수 있는 애트리뷰트

관계와 관계 타입

관계는 엔티티들 사이에 존재하는 연관이나 연결로서 두 개 이상의 엔티티 타입들 사이의 사상으로 생각할 수 있음

관계 집합은 동질의 관계들의 집합

관계 타입은 동질의 관계들의 틀

관계 집합과 관계 타입을 엄격하게 구분할 필요는 없음

요구사항 명세에서 흔히 동사는 ER 다이어그램에서 관계로 표현됨

ER 다이어그램에서 다이어몬드로 표기

관계 타입이 서로 연관시키는 엔티티 타입들을 관계 타입에 실선으로 연결함

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관계의 애트리뷰트

관계 타입은 관계의 특징을 기술하는 애트리뷰트들을 가질 수 있음

관계 타입은 키 애트리뷰트를 갖지 않음

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차수(degree)

관계로 연결된 엔티티 타입들의 개수를 의미

실세계에서 가장 흔한 관계는 두 개의 엔티티 타입을 연결하는 2진 관계

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카디날리티

카디날리티 비율은 한 엔티티가 참여할 수 있는 관계의 수를 나타냄

관계 타입에 참여하는 엔티티들의 가능한 조합을 제한함

관계를 흔히 1:1, 1:N, M:N으로 구분

카디날리티에 관한 정보는 간선 위에 나타냄

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1:1 관계

E1의 각 엔티티가 정확하게 E2의 한 엔티티와 연관되고, E2의 각 엔티티가 정확하게 E1의 한 엔티티와 연관되면 이 관계를 1:1 관계라고 함

예: 각 사원에 대해 최대한 한 개의 PC가 있고, 각 PC에 대해 최대한 한 명의 사원이 있으면 사원과 PC 간의 관계는 1:1 관계

1:N 관계

E1의 각 엔티티가 E2의 임의의 개수의 엔티티와 연관되고, E2의 각 엔티티는 정확하게 E1의 한 엔티티와 연관되면 이 관계를 1:N 관계라고 함

예: 각 사원에 대해 최대한 한 대의 PC가 있고, 각 PC에 대해 여러 명의 사원들이 있으면 PC와 사원 간의 관계는 1:N 관계

실세계에서 가장 흔히 나타나는 관계

M:N 관계

한 엔티티 타입에 속하는 임의의 개수의 엔티티가 다른 엔티티 타입에 속하는 임의의 개수의 엔티티와 연관됨

예: 각 사원에 대해 여러 대의 PC가 있고, 각 PC에 대해 여러 명의 사원들이 있으면 사원과 PC 간의 관계는 M:N 관계

카디날리티 비율의 최소값과 최대값

ER 다이어그램에서 관계 타입과 엔티티 타입을 연결하는 실선 위에 (min, max) 형태로 표기

어떤 관계 타입에 참여하는 각 엔티티 타입에 대하여 min은 이 엔티티 타입 내의 각 엔티티는 적어도 min 번 관계에 참여함을 의미

max는 이 엔티티 타입 내의 각 엔티티는 최대한 max 번 관계에 참여함을 의미

min=0은 어떤 엔티티가 반드시 관계에 참여해야 할 필요는 없음을 의미

max=*는 어떤 엔티티가 관계에 임의의 수만큼 참여할 수 있음을 의미

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역할(role)

관계 타입의 의미를 명확하게 하기 위해 사용됨

특히 하나의 관계 타입에 하나의 엔티티 타입이 여러 번 나타나는 경우에는 반드시 역할을 표기해야 함

관계 타입의 간선 위에 표시

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전체 참여와 부분 참여

전체 참여는 어떤 관계에 엔티티 타입 E1의 모든 엔티티들이 관계 타입 R에 의해서 어떤 엔티티 타입 E2의 어떤 엔티티와 연관되는 것을 의미

부분 참여는 어떤 관계에 엔티티 타입 E1의 일부 엔티티만 참여하는 것을 의미

약한 엔티티 타입은 항상 관계에 전체 참여

전체 참여는 ER 다이어그램에서 이중 실선으로 표시

카디날리티 비율과 함께 참여 제약조건은 관계에 대한 중요한 제약조건

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다중 관계

두 엔티티 타입 사이에 두 개 이상의 관계 타입이 존재할 수 있음

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순환적 관계

하나의 엔티티 타입이 동일한 관계 타입에 두 번 이상 참여하는 것

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ER 스키마를 작성하기 위한 지침

엔티티는 키 애트리뷰트 이외에 설명 정보를 추가로 가짐

다치 애트리뷰트는 엔티티로 분류해야 함

애트리뷰트들이 직접적으로 설명하는 엔티티에 애트리뷰트들을 붙임

가능한 한 복합 식별자를 피함

관계는 일반적으로 독자적으로 존재할 수 없지만 엔티티 타입과 관계 타입을 절대적으로 구분하는 것은 어려움

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데이터베이스 설계 과정

응용의 요구사항을 수집하여 기술

응용과 연관이 있는 엔티티 타입들을 식별

응용과 연관이 있는 관계 타입들을 식별

관계가 1:1, 1:N, M:N 중에서 어느 것에 해당하는지 결정

엔티티 타입과 관계 타입들에 필요한 애트리뷰트들을 식별하고, 각 애트리뷰트가 가질 수 있는 값들의 집합을 식별

엔티티 타입들을 위한 기본 키를 식별

응용을 위한 ER 스키마 다이어그램을 그림

ER 스키마 다이어그램이 응용에 대한 요구사항과 부합되는지 검사

ER 스키마 다이어그램을 DBMS에서 사용되는 데이터베이스 모델로 변환

ER 표기법의 요약

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ER 모델의 또 다른 표기법

본 장에서 사용한 표기법으로 수십 개 이상의 애트리뷰트가 엔티티 타입에 연결된 다이어그램을 나타내려면 매우 불편하고 공간을 많이 차지

ERWin 등의 CASE 도구들에서는 새발(crow-feet) 표기법이 흔히 사용됨

새발 표기법에도 여러 가지 변형들이 존재함

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1:1 관계

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1:N 관계

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M:N 관계

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엔티티 타입과 애트리뷰트

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