DB) 데이터베이스 시스템
👀 데이터베이스 시스템(DBS : Database System)이란?
- 데이터베이스에 데이터를 저장하고 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템
- 즉 데이터베이스 관리 시스템 전체를 아우르는 용어이다.
데이터베이스의 구조
스키마(schema)
- 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건, 데이터 타입 등을 정의한 것
- 전체적인 뼈대라 할 수 있다.
인스턴스(instance)
- 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값
- 그래서 스키마는 변하지 않지만 인스턴스는 시간이 흐름에 따라 바뀔 수 있다.
3단계 데이터베이스 구조
- 미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안
- 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 관점에 따라 세 단계로 나눈 것
- 각 단계별로 다른 추상화(abstraction)를 제공한다.
- 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아진다.
3단계 데이터베이스 구조 : 외부 단계
- 데이터베이스를 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계
- 데이터베이스 하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있다.
- 아파트로 치자면 201호에 사는 사람처럼 각 세대에 사는 사람이라 할 수 있다. 아파트의 개별 세대원들은 본인이 사는 호수에만 관심이 있을 것이다.
🔸 외부 스키마(external schema)
- 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것
- 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습. 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름
- 서브 스키마(sub schema)라고도 한다.
3단계 데이터베이스 구조 : 개념 단계
- 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
- 데이터데이스 하나에 개념 스키마가 하나만 존재함
- 아파트의 관리자라고 할 수 있다. 여러 세대가 사는 아파트에서 관리하는 사무소는 하나이고 관리 사무소는 아파트라는 조직 전체를 관리한다.
🔸 개념 스키마(conceptual schema)
- 개념 단계에서 데이터베이스 전체의 논리적 구조를 정의한 것
- 조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습
- 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 존재하는지에 대한 정의뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함
3단계 데이터베이스 구조 : 내부 단계
- 데이터베이스를 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
- 데이터베이스 하나에 내부 스키마가 하나만 존재함
- 아파트의 건설사 관점이라고 할 수 있다. 아파트의 구조를 설계하고 그에 맞춰 짓는 동안 하나의 건설사에서 관리한다.
🔸 내부 스키마(internal schema)
- 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의한 것
- 레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등 물리적 저장 구조를 정의
3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매핑
스키마 사이의 대응 관계
- 외부/개념 사상 : 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계
- 응용 인터페이스(application interface)라고도 함
- 개념/내부 사상 : 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계
- 저장 인터페이스(storage interface)라고도 함
- 미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근한다.
- 데이터베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적은
데이터 독립성의 실현이다.
데이터 독립성(data independency)
- 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
🔸 논리적 데이터 독립성
- 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않음
- 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 됨
🔸 물리적 데이터 독립성
- 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않음
- 내부 스키마가 변경되면 관련된 개념/내부 사상만 정확하게 수정해주면 됨
데이터 사전(data dictionary)
- 시스템 카탈로그(system catalog)라고도 한다.
- 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
- 메타 데이터(meta data) : 데이터에 대한 데이터
- 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등을 저장
- 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지함
- 일반 사용자도 접근이 가능하지만 저장된 내용을 검색만 할 수 있음
데이터 디렉토리(data directory)
- 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스
- 일반 사용자의 접근은 허용되지 않음
사용자 데이터베이스(user database)
- 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스
데이터베이스 사용자
- 데이터를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람
- 이용 목적에 따라 데이터베이스 관리자, 최종 사용자, 응용 프로그래머로 나눌 수 있다.
데이터베이스 관리자(DBA : Database Administrator)
- 데이터베이스 시스템을 운영, 관리하는 사람
- 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 사용
- 주요 업무
- 데이터베이스 구성 요소 선정
- 데이터베이스 스키마 정의
- 물리적 저장 구조와 접근 방법 결정
- 무결성 유지를 위한 제약조건 정의
- 보안 및 접근 권한 정책 결정
- 백업 및 회복 기법 정의
- 시스템 데이터베이스 관리
- 시스템 성능 감시 및 성능 분석
- 데이터베이스 재구성
최종 사용자(end user)
- 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작(삽입, 삭제, 수정, 검색)하는 사람
- 주로 데이터 조작어 사용
- 캐주얼 사용자와 초보 사용자로 구분
응용 프로그래머(application programmer)
- 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성하는 사람
- 주로 데이터 조작어 사용
데이터 언어
- 사용자와 데이터베이스 관리 시스템 간의 통신 수단
- 사용 목적에 따라 데이터 정의어(DDL), 데이터 조작어(DML), 데이터 제어어(DCL)로 구분
데이터 정의어(DDL : Data Definition Language)
- 스키마를 정의하거나 수정 또는 삭제하기 위해 사용
데이터 조작어(DML : Data Manipulation Language)
- 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등의 처리를 요구하기 위해 사용
- 절차적 데이터 조작어와 비절차적 데이터 조작어로 구분됨
- 절차적 데이터 조작어(procedural DML)
- 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하고 그 데이터를 얻기 위해 어떻게(how) 처리해야 하는지 설명
- 즉 데이터의 처리 절차를 설명해야 한다.
- 비절차적 데이터 조작어(nonprocedural DML)
- 사용자가 결과적으로 어떤(what) 데이터를 원하는지만 설명
- 데이터를 얻기 위한 절차를 설명할 필요가 없다.
- 선언적 언어(declarative language)라고도 한다.
데이터 제어어(DCL : Data Control Language)
- 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해서 사용
- 사용 목적
- 무결성 : 정확하고 유효한 데이터만 유지
- 보안 : 허가받지 않은 사용자의 데이터 접근 차단, 허가된 사용자에 권한 부여
- 회복 : 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
- 동시성 제어 : 동시 공유 지원
데이터베이스 관리 시스템의 구성
- 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구를 수행한다.
주요 구성 요소
- 질의 처리기(query processor)
- 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
- DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함
- 저장 데이터 관리자(stored data manager)
- 디스크에 저장된 사용자 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고, 여기에 실제로 접근하는 역할 담당
- 디스크에 저장된 사용자 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고, 여기에 실제로 접근하는 역할 담당