Database - # 03

데이터베이스 시스템, 데이터베이스, 데이터베이스 관리 시스템

3.1 데이터베이스 시스템의 정의

데이터베이스 시스템 (DBS; DataBase System)

데이터베이스에 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템

• 기본 구성 - 데이터베이스(데이터 집합) + 데이터베이스 관리 시스템(데이터를 일관, 무결 상태로 유지 관리)
• 추가 구성 - 사용자 + 데이터 언어 + 컴퓨터

데이터베이스 시스템의 구성

3.2 데이터베이스의 구조

스키마와 인스턴스

스키마 (schema) - 각각의 구조

데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것

ex) 고객 (고객번호, 이름, 나이, 주소)

고객번호: 정수, 이름: 최대 10자의 문자열, 나이: 정수, 주소: 최대 20자의 문자열

스키마의 예

인스턴스 (instance)

스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

스키마: 집의 구조, 인스턴스: 이사에 의한 거주자의 변경

스키마와 인스턴스

3단계 데이터베이스 구조

• 미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안
• 3단계 데이터베이스 구조
• 각 단계별로 다른 추상화(abstraction) 제공

3단계 데이터베이스 구조의 개념 - 아파트의 예

3단계 데이터베이스 구조 - 외부 단계

• 데이터베이스를 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계

      사용자마다 업무 내용과 사용 목적이 달라 필요한 데이터가 다름

 

ex) 쇼핑몰 운영 시

• 고객 관리 직원은 고객과 관련된 데이터만,
• 상품 관리 직원은 상품과 관련된 데이터만 관심 가짐

• 데이터베이스 하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있음

외부 스키마 (external schema)

• 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것
• 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습을 표현한 논리적인 구조로, 사용자마다 다름
• 전체 데이터베이스 중 사용자가 관심을 가지는 일부분으로 볼 수 있어 서브 스키마(sub schema)라고도 함

3단계 데이터베이스 구조 - 개념 단계

• 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해, 표현하는 단계
• 데이터베이스 하나에 개념 스키마가 하나만 존재, 각 사용자는 개념 스키마의 일부분을 사용함

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 있는지에 대한 정의뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함

외부 스키마는 개념 스키마를 기초로 하여 사용자의 이용 목적에 맞게 만들어짐

일반적으로 스키마라고 하면 개념 스키마를 의미

 

3단계 데이터베이스 구조 - 내부 단계

• 데이터베이스를 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 내부 스키마는 데이터베이스의 개념 스키마에 대한 물리적인 저장 구조를 표현하므로 데이터베이스 하나에 내부 스키마가 하나만 존재

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 예 - 쇼핑몰 데이터베이스

쇼핑몰 운영에는 고객 데이터만 저장한다고 가정

3단계 데이터베이스 구조 예시

외부 단계의 고객번호 INT -> 개념 단계의 번호 INT : 외부 개념 사상에 의해 필드를 매핑

개념 단계의 번호 INT -> 내부 단계의 번호 필드 : 개념 내부 사상에 의해 독립성을 가짐

 

3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매핑

스키마 사이의 대응 관계

• 외부/개념 사상: 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계 - 응용 인터페이스라고도 함
• 개념/개념 사상: 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계 - 저장 인터페이스라고도 함

데이터베이스 관리 시스템은 미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근

데이터 독립성의 실현

• 데이터베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지 / 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적
• 하위 단계의 변화가 상위 단계의 변화에 영향을 미치지 않는 것

데이터 독립성 (data independency)

3단계 데이터베이스 구조에서 스키마 간의 사상

 

하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

 

논리적 데이터 독립성

• 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않음
• 개념 스키마 변경 시 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 됨

물리적 데이터 독립성

• 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않음
• 내부 스키마 변경 시 관련된 개념/내부 사상만 정확하게 수정해주면 됨

 

데이터 사전 (data dictionary)

• 시스템 카탈로그라고도 함
• 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
• 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등 저장

데이터 디렉터리 (data directory) 

데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위처 정보를 저장, 일반 사용자 접근 허용 X

 

사용자 데이터베이스 (user database)

사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스

 

 

3.3 데이터베이스 사용자

데이터베이스 사용자

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

데이터베이스 사용자

 

데이터베이스 관리자 (DBA; DataBase Administrator)

• 데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하는 사람 -  DB 설계, 구축, 제어
• 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 이용

최종 사용자 (end user)

• 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작하는 사람
• 주로 데이터 조작어를 사용

응용 프로그래머 (application programmer)

• 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성하는 사람
• 주로 데이터 조작어를 사용

 

3.4 데이터 언어

데이터 언어 - DDL, DML, DCL

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

데이터 언어의 종류와 용도

 

데이터 정의어 (DDL; Data Definition Language)

• 새로운 데이터베이스를 구축하기 위해 스키마를 정의, 기존 스키마의 정의를 수정 또는 삭제 하기 위해 사용
• 데이터 정의어로 정의된 스키마는 데이터 사전에 저장, 삭제나 수정한 내용도 데이터 사전에 저장

데이터 조작어 (DML; Data Manipulation Language)

사용자가 데이터의 삽입,삭제,수정,검색 등의 처리를 DBMS에 요구하기 위해 사용하는 데이터 언어

• 절차적 데이터 조작어(procedural DML) - 사용자가 어떤 데이터를 원하고 데이터를 얻기 위해 어떻게 처리하는지 설명
• 비절차적 데이터 조작어(nonprocedural DML) - 사용자가 어떤 데이터를 원하는지만 설명 / 방법 사항은 DBMS에 맡김

데이터 제어어 (DCL; Data Control Language)

• 데이터의 무결성, 일관성 유지 및 공유를 위해 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용하는 언어
• 사용 목적 - 무결성, 보안, 회복, 동시성

3.5 데이터베이스 관리 시스템의 구성

데이터베이스 관리 시스템

주요 구성 요소

• 질의 처리기(query processor) - 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
• 저장 데이터 관리자(stored data manager) - 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 접근

데이터베이스 관리 시스템의 구성