데이터베이스의 개요(개념, 기능, 스키마,DBMS, RDBMS)

• 해당 내용은 필자가 정보처리기사 자격증을 준비할 때, 아카이빙 목적으로 정리해두었던 내용입니다. 정보처리기사 대비 수험서적 '이기적' 을 중심으로 정리하고 웹 검색 등으로 자료의 양을 보충했습니다.

1. 데이터베이스의 개념

• 응용 시스템들이 데이터를 공유할 수 있도록 운영에 필요한 모든 데이터를 통합하여 컴퓨터에 저장한 데이터를 의미한다.
• 데이터베이스는 많은 인원, 다수의 시스템 또는 다수의 프로그램이 사용할 목적으로 통합하여 관리되는 자료의 집합이다.
• 자료의 중복성 제거, 무결성 확보, 일관성 유지, 유용성 보장은 데이터베이스 관리의 핵심이다.

2. 데이터베이스의 기능

• 여러 사용자 간의 데이터를 공유할 수 있다.
• 데이터의 중복성을 통제할 수 있다.
• 사용자들에게 다양한 인터페이스를 제공할 수 있다.
• 권한 없는 사용자의 데이터 접근을 통제할 수 있다.
• 데이터 간에 존재하는 복잡한 관련성을 쉽게 표현할 수 있다.
• 데이터 간의 무결성을 보장하며, 백업과 복원 기능을 제공한다.

3. 스키마(Schema)

• 스키마는 데이터베이스를 구성하는 자료 개체, 이들의 성질, 이들 간의 관계, 자료의 조작 및 이들 자료 값들이 갖는 제약조건에 관한 정의를 총칭해서 스키마라고 한다.
  

3.1 외부 스키마

• 응용 프로그래머나 사용자 그룹 입장에서의 데이터베이스 모습으로 조직의 일부분을 정의한 것이다.
• 공용의 의미보다는 어느 개인이나 특정 응용에 한정된 논리적 데이터 구조이며, 데이터베이스의 개별 사용자나 응용 프로그래머가 접근하는 데이터베이스이다.
• 응용 인터페이스는 외부 스키마와 개념 스키마 간의 사상 관계를 나타내는 인터페이스이다.

3.2 개념 스키마

• 모든 응용 프로그램과 사용자들이 필요로 하는 데이터베이스 전체를 정의한다. 트랜잭션 모델링을 하는 단계이다.
• 데이터베이스에서 데이터에 대한 접근 권한, 보안 정책, 무결성 규칙들이 포함된다.
• 데이터를 통합한 조직 전체의 데이터베이스 구조를 논리적으로 정의한 것이다.
• 저장 인터페이스 개념 스키마와 내부 스키마 간의 사상 관계를 나타내는 인터페이스이다.

3.3 내부 스키마

• 물리적 저장 장치의 입장에서 본 데이터베이스 구조로서 실제로 데이터베이스에 저장될 레코드의 형식을 정의하고 저장 데이터 항목의 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 등을 나타낸다.

4. 데이터베이스 관리 시스템(DBMS: Database Management System)

4.1 데이터베이스 관리 시스템의 정의

• 사용자와 응용 프로그램, 데이터베이스와 상호 작용하여 데이터를 저장하고 분석하기 위한 컴퓨터 응용 프로그램이다.
• 데이터베이스 생성, 조회, 변경 등의 관리가 주요 기능이다.
• 데이터 관리의 복잡성을 해결하는 동시에 데이터 추가, 변경, 검색, 삭제 및 백업 복구, 보안 등의 기능을 지원하는 소프트웨어이다.
• DBMS는 조직의 목적을 위해 존재하는 운영 데이터를 통합 저장하여 공동으로 사용 가능하도록 관리하는 시스템이라고 할 수 있다.

4.2 데이터베이스 관리 시스템의 구조

4.3 데이터베이스 관리 시스템의 필수 기능

• 데이터 정의 기능: 데이터의 논리적, 물리적 구조를 정의할 수 있어야한다.
• 데이터 조작 기능: 사용자가 자연 언어에 가까운 수준으로 데이터를 검색,변경, 삭제할 수 있어야 한다. 데이터의 접근 방법이 효율적이며 명확해야한다.
• 데이터 제어 기능:
  • 동시성 제어 기능: 사용자가 동시에 데이터를 사용하고자 할 때 감시, 감독하는 기능이 있어야 한다.
  • 보안 권한 기능: 데이터를 외부로부터 보호해야 하며 데이터의 사용 권한을 구분하여 사용할 수 있도록 해야한다.
  • 무결성 및 제약조건 유지 기능: 데이터가 변경, 수정되는 과정에서 데이터의 정확성과 일관성이 유지되도록 해야 한다.

4.4 데이터베이스 관리 시스템의 특징

• 데이터 무결성: 부적절한 자료가 입력되어 동일한 내용에 대하여 서로 다른 데이터가 저장되는 것을 허용하지 않는 성질이다.
• 데이터 일관성: 삽입, 삭제, 갱신, 생성 후에도 저장된 데이터가 변함없이 일정한 성질이다.
• 데이터 회복성: 장애가 발생하였을 시 원래 상태로 복구되어야 하는 성질입니다.
• 데이터 보안성: 불법적인 노출, 변경, 손실로부터 보호되어야 하는 성질이다.
• 데이터 효율성: 응답 시간, 저장 공간 활용 등이 최적화되어 사용자, 소프트웨어, 요구 조건 등을 만족시켜야 하는 성질이다.

4.5 데이터베이스 관리 시스템의 장점

장점

• 데이터의 중복을 최소화 해준다.
• 데이터를 많은 사용자가 공유할 수 있다.
• 데이터를 규칙에 맞게 표준화시켜 관리할 수 있다.
• 데이터의 보안과 무결성을 유지할 수 있다.
• 종합적인 데이터의 관리를 통해 데이터의 일관성을 유지한다.

단점

• 데이터의 규모가 크고, 복잡하여 구축 자체가 매우 어렵다.
• 데이터 파괴에 대한 회복이 매우 어렵다.
• 일정 부분에 문제가 발생하였을 때 전체 시스템에 영향을 주는 경우가 발생한다.
• 구축 비용이 많이 든다.

4.6 데이터베이스 관리 시스템의 종류

• Oracle, MySQL, MongoDB, mariaDB, SQLite 등이 있다.