3장 - 데이터베이스 시스템

출처 : http://www.kocw.net/home/cview.do?lid=fe3278e5c891c6f4

데이터베이스의 원리와 응용

 

 

이번 시간에는 1장에서 배운 데이터베이스와 2장에서 배운 데이터베이스 관리 시스템을 포괄하는 상위 개념인 데이터베이스 시스템을 학습한다.

 

1. 데이터베이스 시스템의 정의
2. 데이터베이스의 구조
3. 데이터베이스 사용자
4. 데이터 언어
5. 데이터베이스 관리 시스템의 구성

 

 

학습 목표

• 데이터베이스, 데이터베이스 관리 시스템, 데이터베이스 시스템의 차이를 이해한다.
• 데이터베이스 시스템의 구성 요소를 살펴본다.
• 데이터베이스 3단계 구조에서 데이터 독립성의 개념을 실현하는 방법을 이해한다.
• 데이터 언어별 특징을 알아본다.
• 데이터베이스 사용자별 특징을 알아본다.
• 데이터베이스 관리 시스템의 구성을 알아본다.

 

 

데이터베이스 시스템의 정의

• 데이터베이스 시스템(DBS : DataBase System) : 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템
• DBS는 데이터베이스와 DBMS, 사용자를 모두 포함하는 개념이다.

 

 

데이터베이스의 구조

• 스키마(Schema) : 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조(속성, 변수)와 제약조건(데이터 타입. int, char  등)을 정의한 것
• 인스턴스(Instance) : 스키마에 따라 베이터베이스에 실제로 저장된 값

 

 

3단계 데이터베이스 구조

• 미국 표준화 기간인 ANSI/SPARC에서 제안
• 데이터베이스 시스템을 크게 세 가지 관점에서 나누어 이해하는 모델
• 데이터베이스의 복잡성을 줄이고, 각 사용자의 관점에 맞는 데이터를 제공하며, 데이터베이스의 유연성을 높이는 것을 목표로 한다.
  
  • 외부 단계(External Level)
    • 개별 사용자 관점. 각 사용자 또는 응용 프로그램이 데이터베이스를 바라보는 관점
    • 각 사용자에게 필요한 데이터만 보여주는 것
  • 개념 단계(Conceptual Level)
    • 조직 전체의 관점. 조직 전체에서 데이터베이스를 바라보는 관점
    • 전체 데이터베이스의 논리적인 구조를 정의. 즉, 데이터베이스에 저장된 모든 데이터와 그들 간의 관계를 나타낸다.
  • 내부 단계(Internal Level)
    • 물리적인 저장 장치의 관점. 데이터베이스가 실제로 저장되는 저장 장치에서의 데이터베이스 구조를 정의
    • 데이터베이스가 어떻게 물리적으로 저장되는지를 기술. 즉, 데이터베이스 파일의 구조, 인덱스, 저장 공간 할당 등을 정의한다.
• 각 단계별로 다른 추상화 제공
  • 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아짐.
  • 추상화란 복잡한 시스템이나 개념을 간단하고 명확하게 표현하기 위해 불필요한 세부 정보를 생략하고 핵심적인 특징만을 추출하는 것을 의미한다.

 

3단계 데이터베이스 구조의 사상(매핑:Mapping)

스키마 사이의 대응 관계

• 외부/개념 사상
  • 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계
  • 외부 스키마에서 사용되는 데이터 항목이 개념 스키마의 어떤 항목에 해당하는지를 나타냄
  • 응용 인터페이스(Application Interface)라고도 한다.
• 개념/내부 사상
  • 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계
  • 개념 스키마의 데이터 항목이 실제로 어떤 방식으로 저장되는지를 나타냄
  • 저장 인터페이스(Storage Interface)라고도 한다.

미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근

 

데이터베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응 관계를 정의하여 데이터 독립성을 실현시키고자 사용한다. 즉, 한 단계의 스키마가 변경되더라도 다른 단계의 스키마에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

 

데이터 독립성(Data Independency)

• 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
• 논리적 데이터 독립성
  • 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않는다.
  • 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 연결 관계만 정확하게 수정해주면 된다.
• 물리적 데이터 독립성
  • 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않는다.
  • 내부 스키마가 변경되면 관련된 개념/내부 연결 관계만 정확하게 수정해주면 된다.

 

데이터 사전(Data Dictionary)

• 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
  • 메타 데이터 : 데이터에 대한 데이터. 즉, 특정 데이터에 대한 설명이나 정보를 담고 있는 데이터
• 시스템 카탈로그라고도 한다.
• 테이블, 컬럼, 인덱스, 관계 등 데이터베이스를 구성하는 요소들에 대한 상세한 정보를 담고 있다.
• 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지한다.
• 일반 사용자도 접근이 가능하지만 저장된 내용을 검색만 할 수 있다.

 

데이터 디렉토리(Data Directory)

• 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스
• 일반 사용자의 접근은 허용되지 않는다.

 

사용자 데이터베이스(user DataBase)

• 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스

 

 

데이터베이스 사용자

• 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람
• 이용 목적에 따라 데이터베이스 관리자, 최종 사용자, 응용 프로그래머로 구분한다. 
  • DB 관리자 : DBS를 운영하고 관리
  • 최종 사용자, 일반 사용 : DB에 접근하여 데이터를 조작(삽입, 삭제, 수정, 검색)
  • 응용 프로그래머 : 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성
• 각 사용자에게 부여되는 권한에 따라 수행할 수 있는 작업이 달라진다.
• 효과적인 데이터베이스 관리를 위해서는 사용자 관리를 체계적으로 수행해야 한다.

 

 

데이터 언어

• 사용자와 데이터베이스 관리 시스템 간의 통신 수단
• 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 구분한다.
  • 데이터 정의어(Data Definition Language)
    • 스키마를 정의하거나 변경하기 위해 사용한다.
    • 테이블, 뷰, 인덱스를 생성, 수정, 삭제하는 명령어가 속한다.
    • SQL의 CREATE, ALTER, DROP 명령어
  • 데이터 조작어(Data Manipulation Language)
    • 데이터베이스에 저장된 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등의 처리를 요구하기 위해서 사용한다.
    • SQL의 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE 명령어
  • 데이터 제어어(Data Control Language)
    • 사용자 계정 생성, 데이터베이스의 접근 권한을 부여하거나 취소하기 위해 사용한다.
    • SQL의 GRANT, REVOKE 명령어

 

데이터베이스 관리 시스템의 구성

데이터베이스 관리 시스템

• 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행
• 주요 구성 요소
  • 질의 처리기(query processor)
    • 사용자가 입력한 쿼리(질의)를 분석하고 실행하여 결과를 반환하는 역할을 한다.
    • DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함
  • 저장 데이터 관리자(stored data manager)
    • 데이터베이스 시스템의 물리적인 저장 공간을 관리하는 모듈
    • 데이터베이스에 저장된 데이터를 디스크에 효율적으로 저장하고, 필욯에 따라 메모리로 가져와 처리하는 역할을 한다.