데이터베이스 시스템

kakasoo·2021년 9월 6일
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  • 데이터베이스, 데이터베이스 관리 시스템, 데이터베이스 시스템의 차이를 이해한다.
  • 데이터베이스 시스템의 구성 요소를 살펴본다.
  • 데이터베이스 3단계 구조에서 데이터의 독립성의 개념을 실현하는 방법을 이해한다.
  • 데이터 언어별 특징을 알아본다.
  • 데이터베이스 사용자별 특징을 알아본다.
  • 데이터베이스 관리 시스템의 구성을 알아본다.

데이터베이스 시스템의 정의

데이터베이스 시스템 ( DBS ) : 데이터베이스에 데이터를 저장하고 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템

전체적으로, 사용자가, 데이터 언어를, 데이터베이스 관리 시스템에 보내, 관리 시스템에 대신 데이터베이스에 접근하는 구조를 생각해보면 된다.

데이터베이스의 구조

스키마 : 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약 조건 (무결성) 을 정의한 것 ( ex. 고객번호는 INT, 이름은 CHAR(10), 나이는 INT이며 150 미만이여야 한다. )
여기서 무결성이란, key가 만들어져 있고, 참조되는 부분이 제대로 구현되어 있느냐를 포함해 정수 범위 등 모든 제약 조건을 의미한다.

인스턴스 : 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값 ( ex. 나이 25 등, 테이블에 실제 저장된 값 )

3단계 데이터베이스 구조

미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안.
데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 관점에 따라 세 단계로 나눈 것.

  1. 외부 단계 : 개별 사용자 관점
  2. 개념 단계 : 조직 전체의 관점, 외부와 내부 사이를 연결하는 부분.
  3. 내부 단계 : 물리적인 저장 장치로서의 관점

각 단계 별로 다른 추상화를 제공한다. ( 내부에서 외부로 갈수록 추상화 레벨이 높아진다. )

외부 단계

데이터베이스를 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계
데이터베이스 하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있음.

외부 스키마
외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터 베이스를 정의한 것
각 사용자가 생각하는 데이터 베이스의 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름.
서브 스키마 라고도 한다.

( 사용자에 따라 각기 다른 API를 제공해야 할 수도 있지만 (필요한 데이터 및 처리가 다르므로), 실질적으로 데이터는 하나라는 의미로 이해하면 되겠다. )

개념 단계

개념 스키마는 데이터베이스에 하나만 존재한다.

개념 스키마
개념 단계에서 데이터베이스의 전체적인 논리적 구조를 정의한 것
조직 전체 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습
전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되고, 제약조건이 있는지에 대한 정의 뿐만 아니라 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의 역시 포함

내부 단계

저장장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계, 마찬가지로 하나만 존재한다.

내부 스키마
전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의한 것
레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등 물리적 저장 구조를 정의

3단계 데이터 베이스 구조의 사상 또는 매핑

스키마 사이의 대응 관계

  • 외부/개념 사상 : 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계로, 응용 인터페이스라고도 한다.
  • 개념/내부 사상 : 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계로, 저장 인터페이스라고도 한다.

미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근

이렇게 3단계 구조를 나누고 단계 별 스키마를 유지하며, 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적은 데이터 독립성의 실현이다.

데이터 독립성

하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

  • 논리적 데이터 독립성

    • 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않는다.
    • 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 된다.
  • 물리적 데이터 독립성

    • 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않는다.
    • 내부 스키마가 변경되면 관련된 개념/내부 사상만 정확하게 수정해주면 된다.

데이터 사전

시스템 카탈로그라고도 한다.
데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
스키마, 사상 정보, 다양한 제약 조건 등을 저장한다.
데이터 베이스 관리 시스템에 스스로 생성하고 유지하며, 일반 사용자도 접근은 가능하지만 저장 내용을 검색하는 것까지만 가능하다.

데이터 디렉터리

데이터 사전과 비슷하지만, 일반 사용자의 접근을 아예 허용하지 않는다.
데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스로, DBA ( DB Admin )만 접근할 수 있다.

사용자 데이터베이스 : 사용자가 실제로 데이터에 접근하기 위한 일반 데이터베이스

데이터베이스 사용자

이용 목적에 따라 데이터베이스 관리자, 최종 사용자, 응용 프로그래머로 구분할 수 있다.
관리자는 데이터베이스 시스템을 운영 관리하고, 사용자는 실제 접근 및 조작, 응용 프로그래머는 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램 작성을 한다.

데이터베이스 관리자 ( DBA : DataBase Administrator )

데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하며, 주로 데이터 정의어 (DDL)과 데이터 제어어(DCL)을 이용한다.
주요 업무는 데이터베이스 구성 요소 선정, 스키마 정의, 물리적 저장 구조와 접근 방법 결정, 무결성 유지를 위한 제약 조건 정의, 보안 및 접근 권한 정책 결정, 백업 및 회복 기법 정의, 시스템 데이터베이스 관리, 시스템 성능 감시 및 성능 분석, 데이터베이스 재구성이다.

최종 사용자 ( end user )

데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작 ( 삽입, 삭제 ,수정, 검색 ) 하는 사람, 주로 데이터 조작어를 사용.
캐주얼 사용자와 초보 사용자로 구분한다.

응용 프로그래머

데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성하며, 주로 데이터 조작어를 사용한다.

데이터 언어

데이터 정의어 DDL : 스키마를 정의하거나, 수정 또는 삭제하기 위해서 사용한다.

데이터 조작어 DML : 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등 처리를 요구하기 위해서 사용한다.

  • 절차적 데이터 조작어 : 사용자가 어떤 데이터를 원하고 그 데이터를 얻기 위해 어떻게 해야 하는지도 설명.
  • 비잘차적 데이터 조작어 : 어떤 데이터를 원하는지만 설명, 선언적 언어라고도 한다.

데이터 제어어 DCL : 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해서 사용한다.

  • 무결성 : 정확하고 유효한 데이터만 유지
  • 보안 : 허가받지 않은 사용자의 데이터 접근 차단, 허가된 사용자에 권한 부여
  • 회복 : 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
  • 동시성 제어 : 동시 공유 지원

데이터베이스 관리 시스템의 구성

데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구를 동시에 수행

주요 구성 요소
질의 처리기 : 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함

​ 저장 데이터 관리자 : 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 접근함.

정리하면, 사용자의 데이터 조작어는 DML 컴파일러를 통해 컴파일 된 후, 런타임 데이터베이스 처리기를 거친다.
여기서 트랜잭션 관리자가 개입하여 특정 조건을 만족하지 못하면 롤백과 같은 일을 수행한다.
문제가 없으면 저장 데이터 관리자를 통해 데이터 사전 또는 데이터베이스에 저장이 수행된다.

데이터베이스 관리자는 DDL 컴파일러를 통해 곧장 저장 데이터 관리자에 접근한다.

응용 프로그래머는 DML 프리 컴파일러를 통해 바로 질의를 처리한다.

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