[데이터베이스] 이상 현상(Anomaly)

이상 현상(Anomaly)

Anomaly는 데이터베이스를 안에서 발생하게 되는 이상 현상을 의미합니다. Anomaly가 데이터베이스에 존재하면 그 데이터베이스에는 데이터의 무결성이 보장되지 못하기 때문이죠. Anomaly의 종류와 그 위험성은 다음과 같습니다.

Deletion Anomaly (삭제 이상)

삭제 이상은 테이블에서 어떤 값을 삭제하기 위해 튜플을 삭제하게 되면 해당 튜플 안에 있는 모든 정보가 함께 삭제되기 때문에 발생하는 문제입니다.

student_id	student_name	department	course_id	grade
1	여훈	전전	1	A+
1	여훈	전전	2	A+
1	여훈	전전	3	A+
2	윤이	상사	3	A+

윤이가 course_id 가 3인 수업을 철회했다고 합시다. 극단적이지만 위 테이블에서는 윤이가 들은 과목이 3번 과목밖에 없으므로, 의도한 것과는 다르게 윤이의 정보가 통째로 사라지게 됩니다. 우리는 윤이가 3번 과목을 듣지 않았다고 기록하고 싶을 뿐인데, 윤이라는 학생이 더 이상 존재하지 않는 것처럼 사라져 버렸습니다. 이런 현상이 삭제 이상이라고 합니다.

Insertion Anomaly (삽입 이상)

삽입 이상은 테이블에 새로운 tuple을 삽입할 때, 특정 속성의 값이 존재하지 않아 불필요하게 null 값을 삽입하면서 때문에 발생하는 문제입니다.

student_id	student_name	department	course_id	grade
1	여훈	전전	1	A+
1	여훈	전전	2	A+
1	여훈	전전	3	A+
2	윤이	상사	3	A+
3	현기	null	null	null

삭제 이상과 똑같은 표에 새로운 학생인 "현기"를 추가하고 싶다고 해봅시다. 현기는 이제 막 입학했기 때문에, id와 이름만 넣을 수 있고, 다른 모든 정보는 알 수 없는 상태이기 때문에 불필요한 null 값을 함께 삽입해야 합니다.

Update Anomaly (갱신 이상)

갱신 이상은 어떤 정보를 업데이트할 때, 그에 대응되는 모든 정보를 모두 함께 업데이트해야 하기 때문에 발생하는 문제입니다.

student_id	student_name	department	course_id	grade
1	여훈	전전 ?	1	A+
1	여훈	상사 ?	2	A+
1	여훈	전전 ?	3	A+
2	윤이	상사	3	A+
3	현기	null	null	null

여훈이가 상사로 전공을 변경했다고 해봅시다. 그런데 문제는 이 과정에서 course_id 2에 대한 정보만 업데이트하면서 발생합니다. 데이터베이스만 보았을 때 여훈이는 어떤 전공 값으로 가지고 있다고 해야 할까요? 이를 방지하기 위해 모든 "여훈"이라는 값을 포함하는 튜플을 찾아 업데이트한다고 해봅시다. 위 테이블에서는 튜플이 세 개뿐이니 쉬운 작업이겠지만, 데이터베이스가 큰 경우에는 엄청난 자원과 시간의 낭비됩니다. 이런 이상 현상을 갱신 이상이라고 합니다.

함수적 종속(Functional Dependency)

Functional Dependency는 한글로 함수적 종속이라고 합니다. 어떤 X가 Y를 함수적으로 결정할 때, 우리는 X를 결정자, Y를 종속자종속자라고 할 수 있고, 수학적 표기로 X -> Y로 나타낼 수 있습니다. 수학적인 개념으로는 조금 헷갈리니 디비 테이블로 확인해봅시다.

student_id	student_name	department	course_id	grade
1	여훈	전전 ?	1	A+
1	여훈	상사 ?	2	A+
1	여훈	전전 ?	3	A+
2	윤이	상사	3	A+

위에서 사용했던 테이블을 그대로 가져왔습니다. 어떤 속성의 집합 X가 특정한 tuple을 식별하게 한다면, 함수적 종속성 관계에 있다고 할 수 있습니다. 이 테이블에서는 우리가 student_name, course_id 만 알고 있다면, 다른 나머지 정보들을 특정할 수 있습니다. 그리고 학번을 알면 학생의 이름도 특정할 수 있다. 따라서 위 테이블을 다음과 같은 관계들로 표현할 수 있습니다.

• {student_id, course_id} -> department
• {student_id, course_id} -> student_name
• {student_id, course_id} -> grade
• {student_id} -> student_name

이렇게 함수적 종속성은 한 테이블 안에서도 여러 개 발견될 수 있습니다.

부분적 함수적 종속(Partial Functional Dependency)

부분 함수적 종속은 함수적 종속성을 만드는 속성의 집합 중 일부가 함수적 종속성을 가지는 것을 의미합니다. 위에서 사용한 예시를 보면 student_name 은 두 속성의 집합인 {student_id, course_id}에 종속되지만 동시에, 해당 집합의 부분집합인 {student_id}에 대해서도 종속되는 관계를 가집니다. 즉, 위에서 나열한 함수적 종속성 중 2번과 4번의 경우가 동시에 발생한다는 것입니다. 이렇게 결정자의 일부에도 종속자가 되는 관계를 부분적 함수적 종속이라고 합니다.