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기본개념

  • 데이터 베이스:
    • 특정 조직의 여러 사용자가 공유하여 사용할 수 있도록 통합해서 저장한 운영 데이터의 집합
  • 데이터 베이스의 예제:
    • 은행 : 계좌정보, 입출금 내역
    • 항공사 : 예약정보, 비행기 스케줄
    • 대학교 : 학생정보, 수강신청

데이터베이스의 특징

  • 실시간 접근 가능 -> 목록조회
  • 계속적으롤 변화 -> 구입정보, 물건재고 정보
  • 동시 공유 가능 -> 많은 고객이 동시 접속, 구매 가능
  • 저장된 주소가 아닌 내용으로 참조 가능 -> 가장 많이 팔린 제품

데이터의 유형

  • 정형 데이터 (structured data)
    • 엑셀의 스프레드 시트, 관계 데이터베이스의 테이블
  • 반정형 데이터 (semi-structured data)
    • self-describing data : HTML , XML , JSON
  • 비정형 데이터 (unstructured data)
    • 정해진 구조가 없이 저장된 데이터 -> text, 멀티미디어 데이터 (그림, 동영상)

파일 시스템을 사용했을 때의 문제점

  • 데이터 중복성 문제 : 공간 낭비
  • 업데이트 및 데이터 일관성 (data consistency) 유지에 어려움
  • 데이터 무결성 (Data integrity constraints) 유지 어려움
    • 응용프로그램이 모두 체크해야 함 ( 나이는 음수가 될 수 없다 등 )
    • 데이터 도메인 체크
  • 데이터 종속성
    • 응용프로그램이 파일 데이터 구조에 종속적
    • 파일 구조가 바뀔 때마다 응용프로그램 교체 필요
  • 동시성 (Concurrency) 제공이 어려움
    • 여러 사용자가 동시에 접근할 때 문제 해결에 어려움
  • 원자성 (Atomicity) 제공 어려움
    • 파일 변경 중에 시스템 장애가 발생했을 때 처리 어려움
  • 보안 (Security) 제공 이슈
    • 사용자 별 파일 안의 일부 데이터 읽기 권한 제어가 어려움

데이터 베이스 관리 시스템

위와 같은 문제를 DMBS로 해결함

  • 응용프로그램과 데이터 파일 분리하고 중간에서 연결되어 데이터에 대한 기본 처리를 담당하는 추가적인 소프트웨어

DBMS

  • 파일 시스템의 데이터 중복과 데이터 종속 문제를 해결하는 소프트웨어
  • 데이터베이스의 생성과 관리를 담당
  • 모든 응용프로그램은 데이터베이스 공유 가능, DBMS를 통해 데이터 삽입, 수정, 검색

주요 기능

  • 정의 기능 -> 데이터 베이스 구조를 정의하거나 수행
  • 조작 기능 -> 데이터를 삽입, 삭제, 수정, 검색하는 연산을 수행
  • 제어 기능 -> 데이터를 항상 정확하고 안전하게 유지하는 기능

DBMS 장점

  • 파일시스템의 데이터 중복 문제 해결
  • 데이터 독립성 확보 (데이터 구조가 바뀌어도 응용프로그램을 바꿀 필요 없음)
  • 데이터 동시 공유 (Concurrency control)
  • 데이터 보안 향상 - 사용자 별 접근 가능한 데이터베이스 영역 제한 가능
  • 데이터 무결성 유지
  • 표준화 방식으로 데이터에 접근 (with 데이터베이스 언어) -> 모듈화 가능
  • 장애 발생 후 회복 시 데이터 일관성과 무결성 유지 - 트랜잭션 가능
  • 응용 프로그램 개발 비용이 줄어 듬

DBMS 단점

  • 구매비용
  • 응용프로그램이 DBMS를 통해 데이터에 접근하기 때문에 추가적인 오버헤드가 있다.
  • 응용 프로그래머가 DBMS 가 어떻게 동작하는 지와 표준 데이터 언어에 대한 지식 필요
  • DBMS 장애가 발생할 때 모든 응용프로그램 장애가 발생함

Data Dictionary (System Catalog)

  • DBMS 는 database와 함께 metadata(data about data)를 저장한다
  • 데이터 정의어 (DDL)에 의해 생성된다.

Metadata

  • 각 데이터에 접근할 수 있는 데이터의 이름 (테이블, 컬럼 이름)
  • 스토리지에 데이터가 저장된 위치
  • 보안을 위한 제약 (security constraint) : 누가 어떤 데이터를 접근할 수 있나
  • 무결성을 위한 제약 (integrity constraint) : 어떤 값이 데이터에 유효한가

데이터베이스 시스템 구조

  • 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템
  • 데이터베이스와 이를 관리하는 소프트웨어인 DBMS와 응용프로그램 모두를 칭하는 용어
  • 통상적으로 DBMS 와 구분 없이 사용

데이터 베이스의 중요개념

스키마 (schema)

  • 데이터베이스에 저장되는 데이터의 논리적 구조와 제약조건을 정의한 것

인스턴스 (instance)

  • 정의된 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

3단계 데이터베이스 구조

  • 미국의 기관인 ANSI/SPARC 에서 데이터베이스의 내부 구조를 감추고 일반 사용자가 데이터베이스를 쉽게 이용하고 사용할 수 있게 만든 구조 제안

Physical level - Internal Schema (내부 스키마)

  • 실제 데이터가 데이터베이스에 어떻게 저장되는지 기술
  • 파일에 저장되는 레코드의 구조(사이즈), 압축 방법, 암호화 방법등

Conceptual level - Conceptual Schema (개념 스키마)

  • 일반적인 스키마
  • 데이터베이스를 개념적으로 표현 그리고 데이터 테이블 간의 관계를 기술
  • 물리적 데이터 독립성

External level - External Schema (외부 스키마)

  • 사용자가 보는 view level
  • 사용자에게 view의 형태로 필요한 정보만 보여주는 단계
  • 각 사용자들이 개별 요구 사항에 따라 다른 view를 정의해서 데이터를 볼 수 있다.
  • 데이터베이스 하나에 여러 개의 외부 스키마 가능
  • 개념스키마와 논리적 데이터 독립성

데이터베이스 시스템 언어

데이터베이스 관리자 (DBA)

  • 데이터베이스 시스템을 운영하고 관리
  • 데이터베이스를 설계 및 구축, 제어
  • DBMS 자체는 물론 데이터베이스 구축, 관리에 해박한 지식과 많은 경험이 요구됨

응용 프로그래머

  • 데이터베이스 언어를 이용해 응용프로그램을 작성

최종 사용자 (End user)

  • 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작
  • casual end user : 데이터베이스 언어를 이용해 데이터베이스 접근 및 조작
    • sql 지식 보유 -> 에널리스트
  • native end user : 데이터베이스 언어를 쓰지 않고 응용프로그램을 통해 데이터베이스 접근
    • 일반 유저

데이터 언어 종류

  • 데이터 정의어 (DDL)
    • 스키마 구조와 제약조건 등을 정의, 삭제, 수정
  • 데이터 조작어 (DML)
    • 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색
  • 데이터 제어어 (DCL)
    • 내부적으로 필요한 규칙(보안, 무결성 체크)등을 정의하는 데이터 언어
    • 데이터베이스를 백업하거나 백업 이미지로 회복(recover)하는 명령어

DDL Interpreter

  • DDL로 작성된 스키마의 정의를 해석, 데이터 딕셔너리(Catalog)에 저장

DML Compiler

  • DML 로 작성된 데이터 처리 요구를 processing engine 이 잏할 수 있는 코드로 해석해서 plan을 작성

DML (Query) Processing Engine

  • 컴파일 된 plan을 데이터베이스에 실제로 실행

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참고