📀 데이터베이스 시스템

데이터베이스의 구조

스키마

• 스키마(schema)는 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것이다.
• 정의된 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값이 인스턴스(instance)다.
  

3단계 데이터베이스 구조

출처

• 3단계 데이터베이스 구조는 하나의 데이터베이스를 세 단계로 나누어 이해한다. 즉, 개별 사용자 관점에서 바라보는 외부단계, 조직 전체의 관젬이서 바라보는 개념 단계 물리적인 저장 장치의 관점에서 바라보는 내부 단계로 나눈다.

외부 단계

• 외부 단계(external level)에서는 개별 사용자 관점에서 데이터베이를 이해하고 표현한다. 하나의 데이터베이스를 조직 내의 사용자들이 함께 사용하지만 각 사용자가 데이터베이스 전체에 관심이 있는 것은 아니다. 사용자마다 업무 내용과 사용 목적이 달라 필요한 데이터 내용이 다를 수 있다.

• 외부 단계에서는 개별 사용자가 데이터베이스를 어떻게 보는가를 표현하므로 사용자마다 생각하는 데이터베이스의 구조가 다르다. 이처럼 외부단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것을 외부 스키마(exrernal schema)라 한다. 외부 스키마는 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습을 표현한 논리적 구조로, 사용자마다 다르다.

• 데이터베이스 하나에는 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있고, 외부 스크마 하나를 사용 목적이 같은 사용자들이 공유할 수 있다. 외부 스키마는 전체 데이터베이스 중 사용자가 관심을 가지는 일부분으로 볼 수 있어 서브 스키마라고도 한다.

개념단계

• 개념단계에서는 데이터베이스를 이용하는 사용자들의 돤점을 통합하여, 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현한다. 데이터베이스 관리 시스템이나 데이터 베이스 관리자는 데이터베이스의 일부분이 아닌 전체 데이터베이스에 관심을 둔다. 개념 단계에서는 이 같은 데이터베이스 관리 시스템이나 관리자의 관점에서 모든 사용자에게 필요한 데이터를 통합하여 전테 데이터베이스의 논리적 구조를 정의한다.

• 개념 스키마는 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 있는지에 대한 정의뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함한다. 하지만 데이터를 물리적으로 저장하는 벙법이나 저장 장치와는 독립적이다.

• 데이터베이스 하나에는 개념스키마가 하나만 존재하고, 각 가용자는 개념 스키마의 일부분을 사용한다. 즉, 외부 스키마는 개념 스키마를 기초로 하여 사용자의 이용 목적에 맞게 만들어진다. 일반적으로 스키마라고 하면 개념 스키마를 의미한다.

내부 단계

• 내부단계에서는 데이터베이스를 디스크나 테이프 같은 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현한다. 즉, 내부 단께에서는 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의하며 이를 내부 스키마라고 한다.

• 데이터베이스는 저장 장치에 파일 형탱로 저장되는데 내부 스키마는 파일에 데이터를 저장하는 레코드의 구조, 레코드를 구성하는 필드의 크기, 인덱스를 이용한 레코드 접근 경로 등을 정의한다. 내부 스키마는 데이터 베이스의 개념 스키마에 대한 물리적인 저장 구조를 표현하므로 하나의 데이터베이스에 하나만 존재한다.

데이터 독립성

• 데이터베이스를 3단계 구조로 나누고, 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적은 데이터 독립성(data dependacy)를 실현하기 위해서다. 데이터 독립성은 데이터베이스 관리 시스템의 중요한 장점이자 데이터베이스 관리 시스템이 필요한 이유이다.
  데이터 독립성은 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성이다. 3단계 데이터베이스 구조에는 논리적 데이터 독립성과 물리적 데이터 독립성이 존재한다.

데이터베이스 사용자

• 데이터베이스 시스템을 구성하는 또 하나의 중요 요소가 사용자다. 사용자는 데이터 베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람을 의미한다.

• 이용 목적에 따라 크게 데이터베이스 관리자, 최종사용자, 응용 프로그래머로 나눌 수 있다.

데이터베이스 관리자

• 데이터베이스 관리자(DBA: Database Administrator)는 데이터베이스 시스템을 운영, 관리한다. 데이터베이스를 직접 활용하기보다는 조직 내의 사용자를 위해 데이터베이스를 설계 및 구축하고, 제대로 서비스할 수 있도록 데이터베이스를 제어한다.

• 데이터베이스 관리자의 주요 업무는 다음과 같다.

데이터베이스 구성 요소 선정

• 사용자의 요구사항을 분석하여 데이터베이스를 구성할 데이터를 결정한다.

데이터베이스 스키마 정의

• 선정된 데이터베이스의 구성 요소를 토대로 데이터베이스 스키마를 설계하고, 데이터 정의어를 이용해 설계한 스키마를 데이터베이스 관리 시스템에 설명한다.

물리적 저장 구조와 접근 방법 결정

• 데이터베이스를 물리적으로 저장하기 위한 레코드 구조를 설계한다. 레코드들 간의 저장 순서와 레코에 빠르게 접근하기 위해 인덱스를 만들 기준 필드 등도 결정한다.

무결성 유지를 위한 제약조건 정의

• 현실 세계의 실제 데이터와 일치하는 즉 결함이 없는 데이터만 데이터베이스에 저장할 수 있도록 필요한 규칠을 정의한다. 그리고 데이터베이스를 이 규칙에 따라 제어하여 데이터의 정확성과 유효성을 유지한다.

보안 및 접근 권한 정첵 결정

• 허가되지 않은 사용자가 데이터베이스에 불변적으로 접근하는 것을 방지하고, 허가된 사용자에게 적절한 권한을 부여하는 보안 관련 정책을 결정한다.

백업 및 회복 기법 정의

• 시스템 장애에 대비하여 데이터베이스를 백업하거나, 손상된 데이터베이스를 일관된 상태로 복구하는 방법을 정의한다.

시스템 데이터베이스 관리

• 데이터 사전 같은 시스템 데이터베이스를 관리한다.

시스템 성능 감시 및 성능 분석

• 시스템 성능을 저해하는 병목 현상(bottleneck) 등이 발생하지 않는지 확인하고, 시스템 자원의 활용도 분석 등을 통해 시스템의 성능을 감시한다.

데이터베이스 재구성

• 데이터베이스 관리자는 항상 사용자의 요구 사항에 귀 기울이고 시스템 성능을 분석하여, 새로운 변화에 부응하면서 성능을 향상시키는 방향으로 데이터베이를 재구성해야한다.

최종사용자

• 데이터를 조작(삽입, 삭제, 수정, 검색)하기 위해 데이터베이스에 접근하는 사람들은 일반 사용자 도는 최종 사용자라 한다.

응용 프로그래머

• 응용 프로그래머는 c언어, 자바등과 같은 프로그래밍 언어로 응용프로그램을 작성할 때 데이터베이스에 접근하는 데이터 조작어를 삽입하는 사용자다. 데이터 정의어를 삽입할 수도 있지만 주로 데이터 조작어를 삽입한다.

데이터 언어

• 데이터 언어는 사용자가 데이터베이스를 구축하고 이에 접근하기 위해 데이터베이스 관리 시스템과 통신하는 수단이다.

• 데이터 언어는 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터, 조작어 , 데이터 제어어로 나눈다. 이는 하나의 데이터 언어를 기능에 따라내부적으로 구분 짓는 것일 뿐 독립적으로 존재하는 언어들은 아니다.

데이터 정의어

• 데이터 정의어(DDL: Data Definition language)는 새로운 데이터베이스를 구축하기 위해 스키마를 정의하거나 기존 스키마의 정의를 삭제 또는 수정하기 위해 사용하는 데이터 언어다.
• 즉, 새로만들려는 데이터베이스의 스키마를 설명하거나 이미 정의된 스키마의 구조나 제약조건 등을 변경 또는 삭제하고 싶어 이를 데이터베이스 관리 시스템에 알릴 때 사용한다.

데이터 조작어

• 데이터 조작어(DML: Data Manaipulation Language)는 사용자가 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등의 처리를 데이터베이스 관리 시스템에 요구하기 위해 사용하는 데이터 언어다.

데이터 제어어

• 데이터 제어어(DCL: Data Control language)는 데이터베이스에 저장된 데이터를 사용자가 무결성과 일관성을 유지하면 문제없이 공유할 수 있도록, 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하는 데 사용하는 데이터 언어다.

• 데이터제어어는 원래 데이터 정의어로 분류되었지만, 데이터베이스 제어 기능이 중요해지고 다양한 제어 기능이 소개되면서 독립되었다.