데이터베이스 기본개념

DB & DBMS & DB system

database(DB)

• 전자적으로(electronically) 저장되고 사용되는 관련있는(related) 데이터들의 조직화된 집합(organized collection)
  • 관련있는 데이터란?
    같은 출처나 같은 목적, 같은 서비스 아래서 생성되는 데이터들을 관련있는 데이터라 한다.
    예) 로그인 하기 위해서 나의 개인정보를 입력했다면 그 개인정보 또한 서비스와 관련이 있는 데이터이다.
  • 조직화된 집합이란?
    여기서 중요한 것은 조직화라는 개념인데 책이 정리되어 있지 않고 쌓여있다면 책이 어디있는지 찾기 굉장히 힘들 것이다. 하지만 데이터가 잘 정리되어 있다면 내가 찾고자 하는 책들을 빨리 찾을 수 있고 불필요한 데이터가 중복되는 것을 막을 수 있고 데이터의 불일치또한 막을 수 있다.
  • 전자적으로 저장하고 사용
    데이터가 컴퓨터에 저장되고 사용이 될 때 전자적으로 사용한다고 볼 수 있다.

database management systems(DBMS)

• 사용자에게 DB를 정의하고 만들고 관리하는 기능을 제공하는 소프트웨어 시스템
  대표적인 DBMS로 PostgreSQL, MYSQL, ORACLE, SQL server등이 있다.
• db를 정의하다 보면 부가적인 데이터가 발생하게 되는데 이 것을 metadata라고 한다.
  • database를 정의하거나 기술하는(descriptive) data
  • catalog라고도 부름
  • e.g.) 데이터 유형, 구조, 제약 조건, 보안, 저장, 인덱스, 사용자 그룹 등등
  • metadata 또한 DBMS를 통해 저장/관리된다.

database system

database + DBMS + 연관된 applications
줄여서 database라고도 부른다.

data models

• DB의 구조(struture)를 기술하는데 사용될 수 있는 개념들이 모인 집합
• DB구조를 추상화해서 표현할 수 있는 수단을 제공한다.
  • DB구조 : 데이터 유형, 데이터 관계(relationship), 제약 사항(constraints)등
• data model은 여러 종류가 있으며 추상화 수준고 DB 구조화 방식이 조금씩 다르다.
• DB에서 읽고 쓰기 위한 기본적인 동작들(operations)도 포함된다.

data models 분류

• comceptual(or high-level) data models
  일반 사용자들이 쉽게 이해할 수 있는 개념들로 이루어진 모델이며, 그렇기 때문에 추상화 수준이 가장 높고, 비즈니스의 요구사항을 추상화하여 기술할 때 주로 사용한다. 대표적인 예시로 entity-relationship model이 있다.
  ER diagram 예시
  
• logical(or representational) data models
  이해하기 쉬우면서도 디테일하게 DB를 구조화 할 수 있는 개념들을 제공하며 데이터가 컴퓨터에 저장될 때의 구조와 크게 다르지 않게 DB 구조화를 가능하게 한다. 특정 DBMS나 storage에 종속되지 않는 수준에서 DB를 구조화할 수 있는 모델이다.
  
  relational data model을 많이 사용하는데, 이 테이블의 row는 데이터 각각을 의미하게 되고, 이 테이블의 column은 그 데이터의 속성을 의미하게 된다. relational data model말고도 object data model(객체 개념 이용), 두 개의 개념을 합친 object-relational data model모델도 있다.
• physical(or low-level) data models
  컴퓨터에 데이터가 어떻게 파일 형태로 저장되는지를 기술할 수 있는 수단을 제공한다. 그래서 data format, data orderings, access path 등 실제로 컴퓨터에 저장되는 것과 밀접하게 모델링할 수 있는 방법들을 제공한다.

schema & state

schema

• data model을 바탕으로 database의 구조를 기술(description)한 것
  data model이 databse의 구조를 모델링할 수 있는 방법을 제공하는 것이라면 databse schema는 그 data model을 바탕으로 실제의 database구조를 표현하는 것
• schema는 database를 설계할 때 정해지며 한번 정해진 후에는 자주 바꾸지 않는다.

database schema
database schema를 보면 그 databse의 구조가 어떤식으로 되어 있는지를 이해할 수 있게 된다.

database state

• databse에 있는 실제 데이터는 꽤 자주 바뀔 수 있다.
• 특정 시점에 database에 있는 데이터를 database state 혹은 snapshot이라고 한다.
• 혹은 database에 있는 현재 instances의 집합이라고도 한다.

database architecture에서 중요한 three-schema architecture

• database system을 구축하는 architecture 중의 하나

• user application으로부터 물리적인(physical) database를 분리시키는 목적

• 세가지 level이 존재하며 각각의 level마다 schema가 정의되어 있다.
  

  • internal schemas at internal level
    물리적으로 데이터가 어떻게 저장되는지 pysical data model을 통해 표현, data storage, data structure, access path 등등 실체가 있는 내용 기술
  • external schemas at external level
    external view, user view 라고도 불린다. 특정 유지들이 필요로 하는 데이터만 구현하고, 그외 알려줄 필요 없는 데이터는 숨긴다. logical data model을 통해 표현한다.
  • conceptual schemas at conceptual level
    전체 databse에 대한 구조를 서술한다. internal schema를 한 번 추상화시켜서 표현한 schema라고 이해하면 된다. 그렇기 때문에 물리적인 저장 구조에 대한 내용은 숨기고, 대신에 논리적으로 conceptual하게 database의 전체 구조를 표현하게 된다. 그래서 entities, data types, relationships 그리고 이 데이터들을 활용할 수 있는 user operation과 데이터들의 제약사항을 걸 수 있는 constraints에 집중해서 database의 구조를 표현한 것이다. 이것도 logical data model을 통해서 표현된다.

• database architecture 결론
  안정적으로 database 시스템을 운영하기 위해서 사용되는 architecture이다. 그래서 각 레벨을 독립시켜서 어느 한 레벨에서의 변화가 상위 레벨에 영향을 주지 않도록 사용하는 것. 예를 들어 internal schema에 변경이 생길지라도 그 변경 때문에 conceptual schema도 변경해줄 필요가 없다라는 것이도 그 사이에 맵핑만 바꿔주면 안정적으로 운영을 할 수 있게끔 하는 것이 목적이다. 대부분의 DBMS가 three level을 완벽하게 혹은 명시적으로는 나누지 않는다. 실제로 데이터가 존재하는 곳은 internal level에만 있고 각각의 schema들은 데이터 구조를 표현하는 것이다.

• data definition language(DDL)

  • concepttual schema를 정의하기 위해 사용되는 언어
  • internal schema까지 정의할 수 있는 경우도 있다.

• storage definition language(SDL)

  • internal schema를 정의하는 용도로 사용되는 언어
  • 요즘은 특히 relational DBMS에서는 SDL이 거의 없고 파라미터 등의 설정으로 대체됨

• view definition language(VDM)

  • external schema를 정의하기 위해 사용되는 언어
  • 대부분의 DBMS에서는 DDL이 VDL 역할까지 수행한다.

• data manipulation language(DML)

  • database에 있는 data를 활용하기 위한 언어
  • data 추가, 삭제, 수정, 검색 등등의 기능을 제공하는 언어

• 통합된 언어

  • 오늘날의 DBMS는 DML, VDL, DDL이 따로 존재하기 보다는 통합된 언어로 존재한다.
  • 대표적인 예가 relation databse language : SQL