[데이터베이스] ch03. 데이터베이스 시스템

01. 데이터베이스 시스템의 정의

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

02. 데이터베이스의 구조

스키마와 인스턴스

• 스키마(schema) : 데이터베이스에 저장되는 데이터구조와 제약조건을 정의한 것
• 인스턴스(instance) : 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

 

[ 3단계 데이터베이스 구조 ]

• 미국 표준화기관 ANSI/SPARC에서 제안
• 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 관점에 따라 세 단계로 나누었다.
  • 외부 단계(external level): 개별 사용자 관점
    • 하나의 데이터베이스에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있음
      • 외부스키마(external schema)= 서브 스키마 :
        • 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의
        • 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름
  • 개념 단계(conceptual level) : 조직 전체의 관점
    • 하나의 데이터베이스에 개념 스키마가 하나만 존재
      • 개념스키마(conceptual schema) : 개념 단계에서 전체 데이터베이스의 논리적 구조 정의
      • 조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습
      • 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 있는지에 대한 정의 + 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함
  • 내부 단계(internal level) : 저장장치의 관점
    • 하나의 데이터베이스에 내부 스키마가 하나만 존재
      • 내부 스키마(internal schema) : 
        • 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의
        • 레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등 물리적 저장 구조를 정의 
• 각 단계별로 다른 추상화(abstraction) 제공
  • 내부단계 -> 외부단계로 갈수록 추상화레벨 증가

 

 

3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매핑

• 스키마 사이의 대응 관계
  • 외부/개념 사상 (=응용 인터페이스 application interface) : 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계
  • 개념/내부 사상(=저장 인터페이스 storage interface) : 개념 스키마와 내부 스키마의 대응관계
• 미리 저장된 사상정보를 이용해 사용자가 원하는 데이터에 접근

데이터 독립성(data independency)

• 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
  • 논리적 데이터 독립성 : 
    • 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향 받지 x
    • 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 된다.
  • 물리적 데이터 독립성 : 
    • 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않는다.
    • 내부 스키마가 변경되면 관련 개념/내부 사상만 정확히 수정해주면 된다.
• 데이터 독립성의 실현 : 데이터베이스를 3단계구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응관계를 정의하는 궁극적인 목적

• 데이터 사전
  • 시스템 카탈로그라고도 함
  • 데이터베이스에 저장되는 데이터에 대한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 
    • 메타 데이터(meta data) : 데이터에 대한 데이터
  • 스키마, 사상정보, 다양한 제약조건 등을 저장
  • 데이터베이스 관리시스템이 스스로 생성하고 유지
  • 일반 사용자도 접근 가능 but 저장 내용 검색만 가능
• 데이터 디렉터리 
  • 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스.
  • 일반 사용자의 접근은 허용 x
• 사용자 데이터베이스
  • 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스

03. 데이터베이스 사용자

• 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람
• 이용 목적에 따라 구분

 

• 데이터베이스 관리자
  • 데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하는 사람
  • 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 이용
  • 주요업무
    • 데이터베이스 구성요소 선정
    • 데이터베이스 스키마 정의
    • 물리적 저장구조, 접근 방법 결정
    • 무결성 유지를 위한 제약조건 정의
    • 보안 및 접근권한정책 결정
    • 백업 및 회복기법 정의
    • 시스템 데이터베이스 관리
    • 시스템 성능 감시 및 성능분석
    • 데이터베이스 재구성
• 최종 사용자
  • 최종 사용자(end user)
  • 데이터베이스에 접근하여 데이터 조작(삽입, 삭제, 수정, 검색)하는 사람
  • 주로 데이터 조작어 이용
  • 캐주얼 사용자 vs 초보 사용자
• 응용 프로그래머
  • 데이터 언어를 삽입하여 응용프로그램 작성하는 사람
  • 주로 데이터 조작어 이용

04. 데이터 언어

• 데이터 언어
  • 사용자와 데이터베이스 관리 시스템 간 통신수단
  • 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 구분

• 데이터 정의어(DDL; Data Definition Language)
  • 스키마를 정의, 수정, 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 구분 
    • 절차적 데이터 조작어(procedural DML)
      • 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하고 그 데이터를 얻으려면 어떻게(how) 처리해야 하는지도 설명
    • 비절차적 데이터 조작어(nonprocequral DML)
      • 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하는지만 설명
      • 선언적 언어(declarative language) 라고도 함
• 데이터 제어어(DCL; Data Control Language)
  • 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용
  • 사용목적
    • 무결성 : 정확하고 유효한 데이터만 유지
    • 보안 : 허가받지 않은 사용자의 데이터 접근 차단, 허가된 사용자에게 권한 부여
    • 회복 : 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
    • 동시성 제어 : 데이터 동시공유 지원

 

05. 데이터베이스 관리 시스템의 구성

• 데이터베이스 관리 시스템 : 데이터베이스 관리, 사용자의 데이터 처리 요구 수행
• 주요 구성요소
  • 질의 처리기(query processor)
    • 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
    • DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함
  • 저장데이터 관리자(stored data manager)
    • 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 접근