🌟Database🌟

Database 기초 이해 및 설치

데이터베이스는 데이터를 저장 및 보존하는 시스템이다. Application에서는 데이터가 메모리 상에서 존재한다. 데이터를 저장하고 연상하고 보존하기 위해 사용한다. 이에 반대되는 개념에는 메모리가 있다. 메모리는 휘발성이다. 해당 애플리 케이션이 종료하면 메모리에 있던 데이터들은 다시 읽어 들일수 없다. 하지만 속도가 빠르다는 장점이 있다. 그럼으로 데이터를 장기간 저장 및 보존하고 접근 및 관리가 편리하기 때문에 데이터 베이스를 사용하는 것이다.

일반적으로 Database에는 크게 관계형 데이터베이스(RDBMS)와 "NoSQL"로 명칭되는 비관계형(Non-relational) database가 있다.

관계형 데이터 베이스(RDBMS, relational Database Management System)

이름 그대로, 관계형 데이터 모델에 기초를 둔 데이터 베이스를 말한다. 관계형 데이터란 데이터를 서로 상호관련성을 가진 형태로 표현한 데이터를 말한다.

모든 데이터들은 2차원 테이블(Table)들로 표현된다. 각가의 테이블은 컬럼(column)과 로우(row)로 구성된다.

• 컬럼은 테이블의 각 항목을 말한다. 행으로 생각하면 된다.
• 로우는 각 항목들의 실제 값을을 이야기 한다. 열로 생각하면된다.
• 각 로우는 저만의 고유 키(Primary Key)가 있다. 주로 이 Primary Key를 통해서 해당 로우를 찾거나 인용(reference)하게 된다.

각 테이블들은 서로 상호 관련성을 가지고 서로 연결될 수 있다. 테이블 끼리의 연결에는 크게 3가지 종류가 있다.
one to one, one to many, many to many
대표적인 관계형 데이터베이스는 MySQL과 PostgreSQL(줄여서 Postgres)가 있다.

One To One

테이블 A의 로우와 테이블B의 로우가 정확히 일대일 매칭이 되는 관게를 onetoone 관계라고 한다.

위에 나온 테이블은 User테이블과 유저 정보가 담긴 User_profiles 테이블이 있다. 이런 관계는 한명의 유자는 하나의 프로파일 아이디만 가질수 있다는 뜻이다.

One To Many

테이블 A의 로우가 테이블 B의 여러 로우와 연결이 되는 관계를 말한다.

일대다 라고 부른다. 하나의 정보를 여러개의 데이터가 연결 관게를 지을 수 있는 것을 의미하는데 해당 예시는 고객이 여러번의 주문을 할 수 있고, 해당 주문의 연결은 해당 고객 한명에 한정된다. 하나의 주체가 여러개의 상태값을 가지는 것을 의미한다. 하나의 카테고리에 그에 해당하는 여러 제품들이 들어있는 것도 마찬가지 관계이다.

Many To Many

테이블 A의 여러 로우가 테이블 B의 여러 로우와 연결이 되는 관게를 말한다.

하나의 책에 여러명의 저자가 존재한다고 하면 책의 정보를 가지고 있는 북 테이블과 저자의 정보를 가디고 있는 authors 테이블이 각각 참조 되어서 중간 테이블인 authors_books 테이블에 기록된다. authors_books테이블은 오더의 아이디와 책의 아이디를 각각 참조해 온다. 이렇게 저장되었을 때 현재 가운데 오더스 북 테이블에는 어떻게 저장될까. 책의 아이디와 저자의 아이디가 여러번 기록 될 수 있다. 하나의 책 아이디에 여려명의 저자의 아이디를 기록할수 있다. 이러한 관계를 Many To Many, 다대다 관계라고 한다.

어떻게 테이블과 테이블을 연결하는가?

Foreign Key(외부키)라는 개념을 사용하서 주로 연결한다. Foreign key는 고유값이다. 위에서 본 one to one 예에서 user_profiles 테이블의 user_id 컬럼은 users 테이블에 걸려있는 외부 키라고 지정한다.
즉, 데이터 베이스 에게 user_id의 값은 users테이블의 id 값이며 그러므로 users 테이블의 id 컬럼에 존재하는 값만 생성 될수 있다.
만일 users 테이블에 없는 id 값이 user_id에 지정되면 에러가 난다.

왜 테이블들을 연결할까?

왜 정보를 여러 테이블에 나눠서 저장하는지를 생각해 보자. 위에서 본 one to many의 경우 그냥 하나의 테이블에 고객 정보와 구입한 제품 정보 모두 저장하면 안될까? 하나의 테이블에 모든 정보를 다 넣으면 동일한 정보들이 불필요하게 중복되어 저장된다. 더 많은 디스크를 사용하게 되고, 또한 잘못된 데이터가 저장될 가능성이 높아진다.

여러 테이블에 나눠서 저장한 후 테이블 끼리 연결 시키면 위의 문제가 사라진다. 중복되 데이터를 저장하지 않음으로 디스크를 더 효율적으로 쓰고, 또한 서로 같은 데이터지만 부분적으로 틀린 데이터가 생기는 문제가 없어진다. 이것을 normalization 이라고 한다.

ACID(Atomicity, Consisitency, Isolation, Durability)

1. 원자성(Atomicity)
   트랜잭션과 관련된 작업들이 부분적으로 실행되다가 중단되지 않는 것을 보장하는 능력이다.
   예를들어, 자금 이체는 성공할 수 도 있고, 실패할 수 도있지만 보내는 쪽에서 돈을 빼오는 작업만 성공하고 받는 쪽에서 돈을 넣는 작업을 실패해서는 안된다.
   원자성은 이와같이 중간단계까지 실행되고 실패하는 일이 없도록 하는 것이다.
2. 일관성(Consistency)
   트랜잭션이 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성있는 데이터 베이스 상태로 유지하는 것을 의미한다.
3. 고립성(Isolation)
   트랜잭션을 수행 시 다른 트랜잭션의 연산 작업이 끼어들지 못하도록 보장하는 것을 의미한다. 이것은 트랜잭션 밖에 있는 어떤 연산도 중간단계의 데이터를 볼 수 없음을 의미한다. 은행 관리자는 이체 작업을 하는 도중에 쿼리를 실행하더라도 특정 계좌간 이체 하는 양 쪽을 볼 수 없다. 공식적으로 고립성은 트랜잭션 실행내역은 연속적이어야 함을 의미한다.
4. 지속성(Durabuility)
   성공적으로 수행된 트랜잭션은 영원히 반영되어야 함을 의미한다. 시스템문제, DB 일관성 체크 등을 하더라도 유지되어야 함을 의미한다. 전형적으로 모든 태핸잭션은 로그로 남고 시세틈 장애 발생 전 상태로 되돌릴수 있다. 트랜잭션은 로그에 모든 것이 저장된 후에만 commit 상태로 간주 될 수 있다.

트랜잭션(Transaction)

ACID를 제공함에 따라서 트랜잭션(일련의 작업들을 한번에 하나의 unit으로 실행하는 것)기능을 제공한다.
트랜잭션은 일련의 작업들이 마치 하나의 작업처럼 취급되어서 모두 다 성공하거나 아니면 모두 다 실패하는걸 의미한다.
commit & rollback

에를들어, 친구에게 인터넷 뱅킹으로 만원을 송금한다고 해보자. 내 계좌에 만원을 차감하고, 친구의 계좌에 만원이 증가 되어야 한다. 하지만 친구 계좌에 만원이 증가되지 않으면 만원은 증발되는 것이다. 이러한 상황이 발생하지 않도록 중간에 오류가 발생한다면 다시 처음부처 실행하게 하는 것이 rollback이다. 오류 없이 정상적으로 송금이 되었다면 commit한다.