데이터베이스 시스템

데이터베이스 시스템

1. 데이터베이스 시스템의 정의

※ 데이터베이스 시스템(DBS : DataBase System)

• 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템
• 데이터베이스와 데이터베이스 관리 시스템을 이용해 조직에 필요한 정보를 제공하는 전체 시스템
• 사용자, 데이터 언어, 컴퓨터도 데이터베이스 시스템에 포함

데이터베이스 시스템의 구성

 

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2. 데이터베이스의 구조

※ 스키마와 인스턴스

• 스키마(Schema)
  • 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것
• 인스턴스(Instance)
  • 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

※  3단계 데이터베이스 구조

• 미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안
• 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 보는 관점에 따라 세 단계로 나눈 것
  • 외부단계(External level) : 개별 사용자 관점
  • 개념단계(Conceptual level) : 조직 전체의 관점
  • 내부단계(Internal level) : 물리적인 저장 장치의 관점
• 각 단계별로 다른 추상화 제공
  • 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아짐

3단계 데이터베이스 구조의 개념

3단계 데이터베이스 구조의 이해

※ 외부 단계

• 데이터베이스를 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 데이터베이스이 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름
    • 서브 스키마(sub schema)라고도 함

 

※ 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
    • 조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스 모습
    • 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약 조건이 있는지에 대한 정의 뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함

 

※ 내부 단계

• 데이터베이스를 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 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 구조

 

※ 3단계 데이터베이스 구조의 사상(Mapping)

• 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
• 데이터베이스 이용 시 사전에 정의된 사상 정보를 이용하여 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 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

 

3단계 데이터베이스 구조에서 스키마 간의 사상

※ 데이터 사전(Data dictionary)

• 시스템 카랄로그(System catelog)라고도 함
• 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
  • 메타 데이터(Meta Data) : 데이터에 대한 데이터
• 스키마, 사상 정보, 다양한 제약 조건 등을 저장
• 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지함
• 일반 사용자도 접근이 가능하지만 저장 내용을 검색만 할 수 있음

 

※ 데이터 디렉터리(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

 

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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
• 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 이용
• 주요 업무
  1. 데이터베이스 구성 요소 선정
  2. 데이터베이스 스키마 정의
  3. 물리적 저장 구조와 접근 방법 결정
  4. 무결성 유지를 위한 제약조건 정의
  5. 보안 및 접근 권한 정책 결정
  6. 백업 및 회복 기법 정의
  7. 시스템 데이터베이스 관리
  8. 시스템 성능 감시 및 성능 분석
  9. 데이터베이스 재구성

 

※ 최종 사용자(End User)

• 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작(삽입 / 삭제 / 수정 / 검색)하는 사람
• 주로 데이터 조작어를 사용
• 캐주얼 사용자와 초보 사용자로 구분

 

※ 응용 프로그래머(Application Programmer)

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

 

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4. 데이터 언어

※ 데이터 언어

• 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)

• 스키마를 정의하거나, 수정 또는 삭제하기 위해 사용

 

※ 데이터 조작어(DML : Data Manipulation Language)

• 데이터의 삽입 / 삭제 / 수정 / 검색 등의 처리를 요구하기 위해 사용
• 데이터 조작어는 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

절차적 데이터 조작어와 비절차적 데이터 조작의 이해

 

※ 데이터 제어어(DCL : Data Control Language)

• 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용
• 사용 목적
  1. 무결성 : 정확하고 유효한 데이터만 유지
  2. 보안 : 허가 받지 않은 사용자의 데이터 접근 차단, 허가된 사용자에 권한 부여
  3. 회복 : 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
  4. 동시성 제어 : 동시 공유 지원

 

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5. 데이터베이스 관리 시스템의 구성

※ 데이터베이스 관리 시스템

• 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행
• 주요 구성 요소
  • 질의 처리기(Query Processor)
  • DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임 데이터베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함
• 저장 데이터 관리자(Stored Data Manager)
  • 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 접근함

 

데이터베이스 관리 시스템의 구성