[데이터베이스론] 3장. 데이터베이스 시스템

데이터베이스

[데이터베이스론] 3장. 데이터베이스 시스템

CuckooBird 2024. 4. 10. 21:57

데이터베이스 시스템의 정의

데이터베이스 시스템(DBS; DataBase System): 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템

(**

데이터베이스 시스템의 주요 구성 요소 5가지
- 데이터베이스: 데이터의 집합
- 사용자: 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사용자
- 데이터베이스 관리 시스템: 데이터베이스의 관리와 사용자의 데이터 처리 요구를 수행하는 데이터베이스 관리 시스템
- 데이터 언어: 사용자와 데이터베이스 관리 시스템 사이의 통신 수단인 데이터 언어
- 컴퓨터: 데이터베이스와 데이터베이스 관리 시스템을 설치하고 데이터 처리 연산을 담당하는 컴퓨터

)

데이터베이스의 구조

schema (스키마): 데이터베이스에 저장되는 데이터구조와 제약조건을 정의한 것
instance (인스턴스): schema에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값
3단계 데이터베이스 구조 - 각 단계별로 다른 추상화(abstraction) 제공
- external level (외부 단계): 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계
  데이터베이스 하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있음
  - 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 함. 다른 용어로는 "뷰".
- conceptual level (개념 단계): 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현하는 단계. 데이터베이스 하나에 개념 스키마가 하나만 존재함.
  - 개념 스키마 (conceptual schema): 개념 단계에서 데이터베이스 전체의 논리적 구조를 정의한 것.
    (**논리적 구조라는 것은 어렵게 생각할 필요없이 실제적으로 DBMS와 관련되는 거구나 정도로만 생각하면 됨)
    조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습. 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 있느지에 대한 정의 뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함.
- internal level (내부 단계): 데이터베이스를 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단게. 데이터베이스 하나에 내부 스키마가 하나만 존재함.
  - 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
  - 개념/내부 사상: 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계
- 미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근

데이터베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적 -> 데이터 독립성의 실현

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, data catalog)라고도 함
- 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
  (** 메타 데이터 (meta data): 데이터에 대한 데이터. 데이터를 요약하는 데이터. 데이터의 구조나 특성에 대해서 서술하는 데이터)
- 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등을 저장
- 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지함 (스스로 만들어내는 건 아니고 자동으로 가져감)
- 일반 사용자도 접근이 가능하지만, 저장 내용을 검색만 할 수 있음
데이터베이스의 구조
- 데이터 디렉터리 (data directory): 데이터 사전(data dictionary)에 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

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

데이터베이스 사용자 : 데이터베이스 관리자(DBA) , 최종 사용자(=일반 사용자) , 응용 프로그래머

데이터베이스 관리자 (DBA; DataBase Administrator): 데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하는 사람. 주로 데이터 정의어(DDL)와 데이터 제어어(DCL)를 이용
(** DBA(DataBase Administrator)와 DA(Data Analyst)의 개념을 혼동하지 말 것)
- 데이터베이스 구성 요소 산정
- 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 및 응용 프로그래머
- 최종 사용자 (end user): 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작(삽입/삭제/수정/검색)하는 사람. 주로 데이터 조작어(DML)을 사용. 캐주얼 사용자와 초보 사용자로 구분
- 응용 프로그래머 (application programmer): 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성하는 사람. 주로 데이터 조작어(DML)을 사용.

데이터 언어

사용자와 데이터베이스 관리 시스템 간의 통신 수단. 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 구분.

데이터 언어: 데이터 정의어(DDL) , 데이터 조작어(DML) , 데이터 제어어(DCL)

DDL ; Data Definition Language (데이터 정의어) : schema를 정의하거나, 수정 또는 삭제하기 위해 사용
DML ; Data Manipulation Language (데이터 조작어)
- 데이터의 삽입/삭제/수정/검색 등의 처리(인스턴스의 처리)를 요구하기 위해 사용
- 절차적 데이터 조작어와 비절차적 데이터 조작어로 구분
  - 절차적 데이터 조작어(procedural DML): 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하고 그 데이터를 얻기 위해 어떻게(how) 처리해야 하는지도 설명
  - 비절차적 데이터 조작어(nonprocedural DML): 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하는지만 설명. 선언적 언어(declarative language)라고도 함.
DCL ; Data Control Language (데이터 제어어)
- 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용
- 사용목적
  - 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 자원

데이터베이스 관리 시스템의 구성

데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행

DBMS 구성 요소: query processor (질의 처리기) , stored data manager (저장 데이터 관리자)

query processor (질의 처리기): 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
(DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함)
stored data manager (저장 데이터 관리자): 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 접근함

(**

DDL: 데이터베이스 관리자가 명세한 스키마 정의를 해석하고 데이터 사전에 저장한다
런타임 데이터베이스 처리기: 저장 데이터 관리자를 통해 데이터베이스에 접근하여 데이터 처리 요구를 실제로 실행한다.
DML 프리 컴파일러: 응용 프로그램에 삽입된 데이터 조작어를 추출한다.
트랜잭션 관리자: 데이터베이스에 접근하는 과정에서 접근 권한, 무결성 제약조건 등을 검사한다.

)