세션에서 배운 내용이긴 한데 django 모델링 시 많이 찾아봐야할 것 같은 개념이라서 django 시리즈에 넣었다. 정리하다보니까 내용이 끝도 없이 길어진다 🤯 데이터베이스 기본 개념부터 테이블간 관계 (one to one 등)에 대해 정리했다.

1. 데이터베이스

데이터베이스는 데이터를 저장, 조작, 검색(store, manipulate, retrieve)할 수 있는 시스템이다. 그냥 파일에 저장해도 되는데 굳이 데이터베이스를 사용하는 이유는 무엇일까? 접근, 관리가 편리하기 때문이다.

데이터베이스(database, DB)는 여러 사람이 공유하여 사용할 목적으로 체계화해 통합, 관리하는 데이터의 집합이다.

메모리?

데이터베이스와 반대되는 개념이다. 애플리케이션에서는 데이터가 메모리 상에 존재하게 되는데, 메모리는 휘발성이기 때문에 데이터가 보존되지 않는다. 애플리케이션을 종료하면 데이터를 읽어들일 수 없어 장기간 보존을 위해서는 데이터베이스를 사용한다.

위 차이점으로 인해 데이터의 영구적 저장은 데이터베이스에서, 데이터를 읽어들여 가공 처리하는 것은 메모리에서(메모리 처리 속도가 빠르기 때문에) 진행한다.

2. 관계형 데이터베이스

서로 상호관련성을 가진 형태로 표현된 데이터. 대표적인 관계형 데이터베이스에는 MySQL과 PostgreSQL(줄여서 Postgres)가 있다.

• 모든 데이터는 테이블로 구성된다.
• 테이블은 Column(sort of data)과 row(actual data), 즉 열과 행으로 구성되어 있다.
• 각 행에는 고유 키primary key가 존재한다. pk를 사용해 row를 찾거나 foreign key로 인용(reference)하게 된다.
  
  

2.1 관계성을 갖는 이유

하나의 테이블에 모든 정보를 다 넣으면, 동일한 정보들이 불필요하게 중복 저장된다. 또 같은 데이터지만 부분적으로 다른 데이터가 생길 수 있는데, 그 부분을 무시하면 공간을 낭비하게 되는 상황이 생긴다.

그래서 중복된 데이터를 저장하지 않고, 데이터 간 구분을 위해 테이블을 따로 저장하고 연결한다. 요 개념을 정규화라고 한다.

- 정규화(normalization)

관계형 데이터베이스의 설계에서 중복을 최소화하게 데이터를 구조화하는 프로세스. 데이터베이스 정규화의 목표는 관계를 재구성하여 작고 잘 조직된 관계를 생성하는 것에 있다.

2.2 관계의 종류

관계(one to one, one to many, many to many)에 대한 부분은 이해가 더 필요해 별도 게시물에 정리했다. 아래 링크에서 내용을 확인할 수 있다.

https://velog.io/@matisse/데이터-관계-이해하기-One-to

3. 관계/비관계형

스키마, 즉 관계 설정에 따른 테이블 모델링이 없기 때문에 데이터를 저장하기 전에 정형화할 필요가 없다. django에서는 데이터를 저장하기 전에 models.py를 통해 테이블의 형태를 정형화하는 것과는 정반대인 것이다!

관계형 데이터베이스는 어디에 어떤 형태로 저장할 것인지 정의해야 하지만, 비관계형은 그래야할 필요가 없다. 그래서 빠른 저장이 필요하고, 정형화할 시간이 없을 때 사용한다.

대표적 데이터베이스가 MongoDB, Redis, Cassandra다.

3.1 sql

주로 정형화된, 데이터 완전성이 중요한 데이터를 저장한다. (전자상거래, 은행계좌정보, 거래정보 등)

장점

• 데이터를 효율적, 체계적으로 저장 관리한다.
• 데이터 구조를 미리 정의해 완전성을 보장한다.
• 트랜잭션을 통해 안정적 작업할 수 있다.

단점

• 테이블 구조 변화에 유연하지 않다.
• 확장성이 쉽지 않다. 서버의 성능을 높이는 것으로 확장한다.

3.2 nosql

비정형화 데이터, 완전성이 덜한 데이터에 사용. 예를 들어 로그 데이터 같은 것들에 사용한다 👀

장점

• 데이터 구조 변화에 유연하고, 확장하기가 쉽다. 서버 수를 늘리면 된다 (scale out)
• 방대한 양의 데이터를 저장하는데에 유리하다.

단점

• 데이터 완전성이 덜 보장된다.
• 트랜잭션이 안 되거나 비교적 불완전하다.

4. Aquerytool

데이터를 모델링하기 전에 어떤 데이터를 넣고, 어떻게 연결할 것인지 미리 시각화해볼 수 있는 ERM 툴이다. 우선 모르는 개념에 대해 위키의 힘을 빌려보자.

4.1 ERM

데이터 모델링 분야에서 개체-관계 모델이란 구조화된 데이터에 대한 일련의 표현이다. "구조"화된 데이터를 저장하기 위해 데이터베이스를 쓴다.

이 데이터의 "구조" 및 그에 수반한 제약 조건들은 다양한 기법에 의해 설계될 수 있다. 그 기법 중 하나가 개체-관계 모델링(Entity-Relationship Modelling)이다. 줄여서 ERM이라고 한다.

4.2 ERD

개체의 개념에 대해서 학습하려면 또 너무 복잡해진다. 잠깐 구글링해보니까 무슨 entity만 따로 스터디한 사람이 있어서... ㅠ 깊게 들어가지는 않으려고 한다. 그냥 집합 정도로 우선 보면 될 것 같다.

ERM 프로세스의 output을 개체-관계 다이어그램(Entity-Relationship Diagram)이라 한다. 데이터 모델링 과정은 데이터 모델을 그림으로 표현하기 위해 표시법을 필요로 한다. ERD는 개념적 데이터 모델 혹은 시맨틱 데이터 모델의 한 타입이다.

서로 관계된 두 개의 엔티티:

4.3 ERD 구성도 그리기

구성도를 그리기 전에 먼저 회원가입을 하자. 이미 그려놓고 저장하려고 보면 회원 가입이 안 된다^^ 이상한 시스템! 회원가입하고 저장하면 구성도를 공유할 수도 있다.

• Table name: 소문자, 복수로 넣어야 한다(users, products, etc)
• Name: column의 이름. 마찬가지로 소문자로 넣고, 단어 간 구분은 언더스코어를 쓴다.
• Table/Name logical name: 한글로 table이나 column을 설명하는 부분이다.
• pk: primary key. table에 하나밖에 없는 존재이며, 이름은 id로, 데이터 타입은 int로 쓴다. auto imcrement(ai) 조건을 체크한다.
• fk: foreign key. 연결 관계가 주어지기 전까지는 활성화되지 않는다. 관계가 명확하기 때문에 pk 다음에 오도록 순서를 설정하는 것이 좋다.
• null: check하면 허용, 아니면 허용되지 않는다

*vachar: database에서 string을 표현하는 방식이다.

5. transaction

뭔가 배우다가 갑자기 튀어나온 개념이라서 일단 포함은 시켰는데, 너무 개념적인 부분이라서 더 찾아봐야겠다는 생각이 많이 든다.

• 일련의 작업들을 한 번에 하나의 유닛으로 실행하는 것
• 작업 수행의 논리적 단위

질의를 묶음 처리해서 중간에 실행이 중단되면 처음부터 다시 실행하는 롤백을 수행하고, 오류없이 마치면 커밋하게 된다. 질의가 모두 실행되거나 실행되지 않는 논리적 단위로 보면 된다.

ex. 송금할 때 내 계좌에서 돈이 나가고, 타인의 계좌에서 돈을 받는 과정. 돈이 나가고 받지는 못하면 문제가 생기기 때문에!

5.1 TPS

Transaction Per Second. 초당 트랜잭션 수인데, 개념 설명은 위키 참고!

초당 트랜잭션 수는 일반적인 관점에서 초당 특정 엔티티가 수행한 원자 동작의 수를 가리킨다. 더 제한된 관점에서 이 용어는 DBMS 벤더와 사용자 공동체가 초당 데이터베이스 트랜잭션의 수를 가리키기 위해 사용되는 것이 보통이다.

5.2 ACID

transaction이 제공하는 특징 4가지를 약자로 따온 내용. 하나하나 따지면 어려운 내용이기 때문에, 시간이 있을 때 깊게 공부하자!

- 원자성(atomicity)

all or nothing. 부분적으로 실행되거나 중단되지 않는 것을 보장한다. 작업 단위를 일부분만 실행하지 않는다.

- 일관성(consistency)

트랜잭션이 완료되면 일관적인 db상태를 유지하는 것. 데이터 타입, 상태가 중간에 변질되지 않는다.

- 고립성(isolation)

트랜잭션 수행 시 다른 트랜잭션 작업이 끼어들지 않도록 하는 것. 트랜잭션끼리는 서로 간섭할 수 없고 트랜 잭션 밖의 어떤 연산도 중간 단계의 데이터를 볼 수 없는 것을 의미한다.

- 지속성(durability)

성공한 트랜잭션은 영원히 반영되어야 한다.

다시 정리하는데도 늘 새롭다. 단순히 듣는 것이 끝이 아니라 궁금한 것은 살을 추가하면서 내 것으로 만드는 것이 중요하다 🔥🔥🔥🔥🔥🔥