[DB] 데이터베이스 시스템 (DBS)

✅데이터베이스의 구조

📌스키마와 인스턴스

• 스키마 (Schema): 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약 조건을 정의한 것
• 인스턴스 (Instance): 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

📌3단계 데이터베이스 구조

• 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이욯할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 관점에 따라 3단계로 나눔
  1. 외부 단계 (External Level): 개별 사용자 관점
  2. 개념 단계 (Conceptual Level): 조직 전체의 관점
  3. 내부 단계 (Internal Level): 물리적인 저장 장치의 관점
• 각 단계별 다른 추상화 (abstraction) 제공
• 내부에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨 높아짐
  

외부 단계 (External Level)

• 데이터베이스를 개별 사용자의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 하나의 데이터베이스에 여러 개의 외부 스키마가 존재 가능
• 외부 스키마 (External Schema)
  1. 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것
  2. 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습(논리적 구조)으로 사용자마다 다름
  3. 서브 스키마 (Sub Schema)라고도 표현
  

개념 단계 (Conceptual Level)

• 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 하나의 데이터베이스에 하나의 개념 스키마만 존재
• 개념 스키마 (Conceptual Schema)
  1. 개념 단계에서 데이터베이스 전체의 논리적 구조를 정의한 것
  2. 조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습
  ex) 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 있는지, 데이터에 대한 보안 정책 및 접근 권한에 대한 정의
  

내부 단계 (Internal Level)

• 데이터베이스를 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 하나의 데이터네이스에 하나의 내부 스키마만 존재
• 내부 스키마 (Internal Schema)
  1. 저장 장치에 전체 데이터베이스가 실제로 저장되는 방법을 정의
  2. 물리적 저장 구조를 정의
  ex) 레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등..

📌3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매핑

스키마 사이 대응 관계

• 외부/개념 사상: 외부 - 개념 스키마의 대응 관계: 응용 인터페이스 (Application Interface)
• 개념/내부 사상: 개념 - 내부 스키마의 대응 관계: 저장 인터페이스 (Storage Interface)
• 데이터베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마 유지, 스키마 사이 대응 관계를 정의하는 궁극적 목적 => 데이터 독립성의 실현
  

데이터 독립성 (Data Independency)

• 하위 스키마 변경 시 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
• 논리적 데이터 독립성
  1. 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마 영향 X
  2. 개념 스키마 변경 시 외부/개념 사상만 정확히 수정하면 됨
• 물리적 데이터 독립성
  1. 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마 영향 X
  2. 내부 스키마 변경 시 개념/내부 사상만 정확히 수정하면 됨
  

데이터 사전 (Data Dictionary)

• 시스템 카탈로그 (System Catalog)라고도 함
• 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보(메타 데이터: 데이터에 대한 데이터)를 유지하는 시스템 데이터베이스
• 정확하고 효율적인 데이터 이용을 위해 참고해야하는 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등을 저장
• 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성 및 유지
• 일반 사용자도 접근 가능하지만 저장 내용만 검색 가능

데이터 디렉토리 (Data Directory)

• 데이터 사전에 존재하는 데이터에 실제 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스
• 일반 사용자의 접근 허용 X

사용자 데이터베이스 (User Database)

• 사용자가 실제 사용하는 데이터가 저장되어있는 일반 데이터베이스

✅데이터베이스 사용자

📌데이터베이스 사용자

• 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람
• 이용 목적에 따라 데이터베이스 관리자, 최종 사용자, 응용 프로그래머로 구분
  

데이터베이스 관리자 (Database Administrator)

• 데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하는 사람
• 주로 데이터 정의어, 데이터 제어어 이용

최종 사용자 (End User)

• 데이터베이스에 접근해 데이터 조작 (삽입, 삭제, 수정, 검색)
• 주로 데이터 조작어 사용

응용 프로그래머 (Application Programmer)

• 데이터 언어를 삽입해 응용 프로그램을 작성하는 사람
• 주로 데이터 조작어 사용

✅데이터 언어

📌데이터 언어

• 사용자 - 데이터베이스 관리 시스템 통신 수단
• 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 구분
  

데이터 정의어 (Data Definition Language; DDL)

• 스키마 정의, 수정, 삭제를 위해 사용

데이터 조작어 (Data Manipulation Language; DML)

• 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등 처리를 요구하기 위해 사용
• 절차적 데이터 조작어, 비절차적 데이터 조작어로 구분
  1. 절차적 데이터 조작어 (Procedural DML): 사용자가 어떤 데이터를 원하고 그 데이터를 얻기 위해 어떻게 처리해야하는지도 설명
  2. 비절차적 데이터 조작어 (Nonprocedural DML): 사용자가 어떤 데이터를 원하는지만 설명, 선언적 언어 (Declarative Language)라고도 함

데이터 제어어 (Data Control Language; DCL)

• 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용
• 사용 목적
  1. 무결성: 정확하고 유효한 데이터만 유지
  2. 보안: 허가된 사용자에게만 권한 부여
  3. 회복: 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
  4. 동시성 제어: 동시 공유 지원

✅데이터베이스 관리 시스템의 구성

📌데이터베이스 관리 시스템

• 데이터베이스 관리 및 사용자 데이터 처리 요구 수행
• 주요 구성요소
  1. 질의 처리기 (Query Processor): 사용자의 데이터 처리 요구를 해석 및 처리
  2. 저장 데이터 관리자 (Stored Data Manager): 디스크에 저장된 데이터베이스, 데이터 사전을 관리 및 접근
  

📖참고자료

• 대학교 ppt 교안
• 데이터베이스 개론 2판 김연희저자