[DB] 1. 데이터 베이스 시스템(TIL_230904)

해당 블로그의 글을 보고 요약, 정리한 글입니다.

해당 블로그에 좋은글이 많으니 참고해보시면 좋을 것 같습니다

 

 

1. 데이터베이스와 데이터베이스 시스템

 

[데이터, 정보, 지식]

• 데이터: 관찰의; 결과로 나타난 정량적 혹은 정성적인 실제 값
• 정보: 데이터에 의미 부여한 것
• 지식: 사물에 대한 이해

 

[데이터 베이스]

• 데이터 베이스: 조직에 필요한 정보를 얻기 위해 논리적으로 연관된 데이터를 모아 구조적으로 통합해 놓은 것
• 데이터 베이스 시스템은 검색(select)와 변경(insert, delete 등) 작업을 주로 수행한다
• 변경이란 시간에 따라 변한느 데이터 값을 데이터베이스에 반영하기 위해 수행하는 삽입, 삭제, 수정 등을 말함

데이터 베이스는 우리에게 정보들을 구조적으로 모아둔 것

 

[데이터 베이스의 개념]

• 통합된 데이터: 데이터를 통합하는 개념, 데이터의 중복을 최소화하여 중복으로 인한 데이터 불일치 제거
• 저장된 데이터: 문서로 보관된 데이터가 아니라 컴퓨터 저장장치에 저장된 데이터
• 운영 데이터: 조직의 목적을 위해 사용되는 데이터, 업무를 위한 검색을 목적으로 저장됨
• 공용 데이터: 한 사람 또는 한 업무를 위해 사용되는 데이터가 아니라 공동으로 사용되는 데이터
•  

 

[데이터 베이스 특징]

• 실시간 접근성
• 계속적인 변화
• 동시 공유 - 여러 사용자에게 동시 공유
• 내용에 따른 참조 - 물리적 위치가 아닌 값에 따라 참조됨

 

[데이터베이스 시스템의 구성]

• DBMS : 사용자와 데이터베이스를 연결시켜주는 소프트웨어
• 데이터베이스: 데이터를 모아둔 토대
• 데이터 모델: 데이터가 저장되는 기법에 관한 내용

 

데이터들은 데이터베이스에 저장되어있습니다. 그런데 데이터를 어떻게 저장할 것인지 의미하는 것이 데이터 모델이고, 개발자가 데이터베이스로부터 데이터를 꺼내오기 위해 데이터베이스와 연결시켜주는 소프트웨어가 DBMS이다.

 

 

2. 데이터베이스 시스템의 발전

 

[1. 파일시스템]

• 데이터를 파일 단위로 파일 서버에 저장
• 각 컴퓨터는 LAN을 통해 파일 서버에 연경되어있고, 파일 서버에 저장된 데이터를 사용하기 위해 각 컴퓨터의 응용 프로그램에서 열기 닫기를 요청했다
• 각 프로그램이 독립적으로 파일을 다루기 때 문에 데이터가 중복 저장될 가능성이 있다
• 동시에 파일을 다루기 때문에 데이터의 일관성이 훼손될 수 있다
• 여러개의 클라이언트가 파일에 접근하는 방식이기 때문에 데이터의 중복 저장과 일관성 훼손이라는 단점을 갖게 된다

 

 

[2. 데이터베이스 시스템]

• DBMS를 도입하여 데이터를 통합 관리하는 시스템
• DBMS가 설치되어 데이터를 가진 쪽을 서버, 데이터를 요청하는 쪽을 클라이언트라고 함
• DBMS 서버가 파일을 다루며 데이터의 일관성 유지, 복구, 동시접근제어 등의 기능을 수행
• 데이터의 중복을 줄이고 데이터를 표준화하며 무결성을 유지한다
• 클라이언트가 데이터베이스에 있는 데이터를 얻기위해 서버로 요청하는데 이때 데이터베이스로의 연결을 위해 사용되는 것이 DBMS 서버
• DBMS서버는 데이터의 일관성유지, 복구, 동시접근제어 등의 기능을 수행

 

 

[3. 웹 데이터베이스 시스템]

• 데이터베이스를 웹 브라우저에서 사용할 수 있도록 서비스하는 시스템
• 불특정 다수의 고객을 상대로하는 온라인 상거래나 공공 민원 서비스 등에 사용됨
• 기존 DB는 LAN으로 연결된 컴퓨터만 접근 가능했다면, 웹 DB 시스템은 인터넷을 ㅗㅇ해 LAN으로 연결되어 있지 않은 클라이언트들도 DB로 접근 가능하다는 장점을 가짐

 

 

[4. 분산 데이터베이스 시스템]

• 여러 곳에 분산된 DBMS서버를 연결하여 운영하는 시스템
• 대규모 응용 시스템에 사용됨
• 여러개의 서버로 분리하여 서버끼리의 동기화를 유지하며 운영하는 것이 분산 데이터베이스 시스템

 

[파일 시스템과 DBMS 비교]

 

 

[파일 시스템과 비교한 DBMS의 장점]

구분	파일 시스템	DBMS
데이터 중복	데이터를 파일 단위로 저장하므로 중복 가능	DBMS를 이용하여 데이터를 공유하기 때문에 중복 가능성 낮음
데이터 일관성	데이터의 중복 저장으로 일관성이 결여됨	중복 제거로 데이터의 일관성이 유지됨
데이터 독립성	데이터 정의와 프로그램의 독립성 유지 불가능	데이터 정의와 프로그램의 독립성 유지 가능
관리 기능	보통	데이터 복구, 보안, 동시성 제어, 데이터 관리 기능 등 수행
프로그램 개발 생산성	나쁨	짧은 시간에 큰 프로그램을 개발할 수 있음
기타 장점	보통	데이터 무결성 유지, 데이터 표준 준수 용이

 

 

4. 데이터 베이스 시스템 구성

4종류로 분류되는 데이터베이스 사용자

 

[일반 사용자]

• 은행의 창구 혹은 관공서의 민원 접수처 등에서 데이터 다루는 업무를 하는 사람
• 프로그래머가 개발한 프로그램을 이용해 데이터베이스에 접근한느 일반인

 

 

[응용 프로그래머]

• 일반 사용자가 사용할 수 있도록 프로그램을 만드는 사람
• Java, C, JSP 등의 프로그래밍 언어와 SQL을 사용해 일반 사용자를 위한 UI와 데이터 관리하는 응용로직 개발

 

 

[SQL 사용자]

• SQL을 사용하여 업무를 처리하는 IT부서 담당자
• 응용 프로그램으로 구현되어 있지 않은 업무를 SQL을 사용해 처리
• Select, Insert, Delete 등과 같은 쿼리문을 사용해 데이터를 추가하거나 필요한 테이블 추가적으로 생성

 

[데이터베이스 관리자(DBA)]

• DataBase Administrator로 데이터베이스 운영 조직의 시스템을 총괄하는 사람
• 데이터 설계, 구현, 유지보수의 전 과정을 담당
• 데이터베이스 사용자 통제, 보안, 성능 모니터링, 데이터 전체 파악 및 관리, 데이터 이동 및 복사 등 제반 업무

 

 

[전체 데이터베이스 사용자]

 

[DBMS의 기능]

• 데이터 정의 (Definition) : 데이터의 구조를 정의하고 데이터 구조에 대한 삭제 및 변경 기능 수행
• 데이터 조작 (Manipulation) : 데이터를 조작하는 프로그램이 요청하는 데이터의 삽입, 수정, 삭제 작업 지원
• 데이터 추출 (Retrieval) : 사용자가 조회하는 데이터 혹은 응용 프로그램의 데이터 추출
• 데이터 제어 (Control) : 데이터베이스 사용자를 생성하고 모니터링해 접근을 제어. 백업과 회복, 동시성제어 등 지원

 

데이터 정의와 데이터 조작이 비슷해 보이지만 정의를 데이터 구조(Table)에 대해서 작업을 하는 것이고 데이터 조작은 Table에 들어있는 데이터에 대해서 작업을 하는 것

 

 

[데이터 모델(Data Model)]

• 계층 데이터 모델
• 네트워크 데이터 모델
• 관계 데이터 모델
• 객체 데이터 모델
• 객체-관계 데이터 모델

가장 많이 사용되는 모델은 관계 데이터 모델이다. 

관계 데이터 모델은 서로 연관된 데이터들을 테이블로 모아두는 구조인데, 객체지향 프로그래밍 언어와는 맞지 않아서 ORM(Object Relational Mapping)을 사용하는 경우가 많다

 

*ORM : 객체(Object)와 DB의 테이블을 Mapping시켜 RDB테이블을 객체지향적으로 사용하게 해주는 기술

 

 

[관계 데이터 모델]

관계 데이터 모델에서는 아래 그림처럼 소성값을 사용한다

학생이라는 관계에서는 학번과 이름, 그리고 수강하는 강좌번호라는 속성이 필요하고, 강좌라는 관계에서는 강좌번호, 강좌이름에 대한 속성이 필요한데 이때 학생의 강좌번호와 강좌의 강좌번호를 사용하여 두 데이터를 연결시킴

 

[3단계 데이터베이스 구조]

• 외부 스키마
• 개념 스키마
• 내부 스키마

각각의 스키마에 대해 자세히 살펴보자.

 

 

[외부 스키마]

• 일반 사용자나 응요 프로그래머가 접근하는 계층으로 전체 데이터베이스 중 하나의 논리적 부분을 의미
• 여러개의 외부 스키마가 있을 수 있음
• 서브 스키마 라고도 하며, View의 개념

 

• 겉으로 보이는 DB, Table 형태를 의미
• 사용 주체나 응용에 따라서 바라보는 구조가 다를 수 있다
• 누군가는 Select문을 이용해 조회할 수 있는데 이때 우리가 보게 되는 것을 외부 스키마라고 이해
• 다이어그램처럼 표시되어 있지만 다른 형태로도 데이터 볼 수 있고 그 역시도 외부 스키마라고함
• 외부스키마는 개념 스키마의 부분집합이 된다

 

 

 

[개념 스키마]

전체 데이터베이스의 정의를 의미

통합 조직별로 하나만 존재하며 DBA가 관리함

하나의 데이터베이스에는 하나의 개념 스키마가 존재

우리에게 필요한 데이터만 추출해 보는 외부스키마는 개념 스키마의 부분집합이 될 수 밖에 없다

개념 스키마는 데이터베이스에서 매우 중요한 비중을 차지하기 때문에 하나만 존재하며 이를 DBA가 관리함

 

 

 

[내부 스키마]

• 물리적 저장 장치에 데이터베이스가 실제로 저장되는 방법의 표현
• 내부스키마 역시 하나만 존재
• 인덱스, 데이터 레코드의 배치방법, 데이터 압축 등에 관한 사항이 포함됨
• 실제 구현에 관한 이야기 이 속성이 어떤 형태이며 어느 정도의 크리를 갖는지 등에 관해 기술해둔 스키마 의미

 

[매핑(Mapping)]

• 외부/개념 매핑
• 개념/내부 매핑

 

외부/개념 매핑을 사용자의 외부스키마와 개념 스키마 간의 매핑(사상)을 의미하며 외부 스키마의 데이터가 개념 스키마의 어느 부분에 해당되는지 대응 시키는 것이다. 개념/내부 매핑을 개념 스키마의 데이터가 내부 스키마의 물리적 장치 어디에 어떤 방법으로 저장되는지를 대응시키는 것

 

 

[논리적 데이터 독립성]

• 외부 스키마와 개념 스키마 사이의 독립성
• 개념스키마가 변경되어도 외부 스키마에는 영향을 미치지 않도록 지원
• 논리적 구조가 변경되어도 응요 프로그램에는 영향이 없도록 하는 개념
• 개념 스키마의 테이블을 생성하거나 변경해도 외부 스키마가 직접 다루는 테이블이 아니면 영향이 없다

 

카카오톡 친구들 목록을 본다고 가정할 때, 카카오 선물의 빼빼로 가격이 1000원 올랐다해도 직접 다루고 있는 테이블이 아니기 때 무네 영향을 주지 않는다. 이렇게 우리가 보는 외부 스키마와 개념 스키마가 서로 영향을 주지 않게 분리해 놓은 것을 논리적 데이터 독립성이라 한다.

 

 

[물리적 데이터 독립성]

• 개념 스키마와 내부 스키마 사이의 독립성
• 저장장치 구조 변경과 같이 내부스키마가 변경되어도 개념 스키마에 영향을 미치지 않도록 지원
• 성능 개선을 위해 물리적 저장 장치를 재구성할 경우 개념 스키마나 외부 스키마에 영향이 없음
• 물리적 독립성은 논리적 독립성보다 구현하기 쉬움

 

주소의 크기를 VARCHAR(100)에서 VARCHAR(50)으로 바꾼다 가정했을 때 개념ㄴ 스키마에는 영향을 주지 않는데 이를 물리적 데이터 독립성이라 한다.