데이터베이스 시스템(DBS)

데이터베이스 시스템(DBS, DataBase System)

: 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 이를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템

 

📍 데이터베이스의 구조

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

 

📍 관점에 따른 데이터베이스 구조

• 외부 단계 (external level) : 데이터베이스를 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계
  • 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것
  • 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름.
  • 서브 스키마라고도 함.
• 개념 단계 (conceptual level) : 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
  • 개념 단계에서 데이터베이스 전체의 논리적 구조를 정의한 것
  • 전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 있는지에 대한 정의
  • 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함
• 내부 단계 (internal level) : 데이터베이스를 물리적인 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
  • 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의한 것
  • 레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등 물리적 저장 구조를 정의

 

내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아짐.

서로 독립적으로 외부, 개념, 내부 스키마의 변경 시 서로 영향을 주지 않음.

 

📍 스키마 사이의 대응 관계

• 외부/개념 사상 : 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계
  • 응용 인터페이스 라고도 함.
• 개념/내부 사상 : 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계
  • 저장 인터페이스 라고도 함.

 

📍 데이터 독립성 (Data Independency)

: 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

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

 

• 논리적 데이터 독립성 : 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않음.
• 물리적 데이터 독립성 : 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않음.

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데이터베이스의 구조

 

📍 데이터 사전(data dictionary)

: 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스

 

💡 메타 데이터(meta data) : 데이터에 대한 데이터

 

• 시스템 카탈로그 라고도 함.
• DBMS 가 스스로 생성하고 유지함. → INFORMATION_SCHEMA
• 일반 사용자가 접근 가능하지만 저장 내용을 검색만 할 수 있음. (read-only)
• 데이터를 정확하고 효율적으로 이용하기 위해 참고해야 하는 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등을 저장.

 

📍 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 데이터베이스

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데이터베이스 사용자

: 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람

 

1. 데이터 베이스 관리자

: 데이터베이스 시스템을 운영 및 관리하는 사람

• 주로 데이터 정의어(DDL)와 데이터 조작어(DCL)를 이용함.
• 주요 업무
  • 데이터베이스 구성 요소 선정
  • 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

 

2. 최종 사용자

: 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작(삽입, 삭제, 수정, 검색)하는 사람

• 주로 데이터 조작어(DML)를 사용함.
• 캐주얼 사용자와 초보 사용자로 구분 - 중요하지 않음..

 

3. 응용 프로그래머

: 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성하는 사람

• 주로 데이터 조작어(DML)를 사용함.

💡 데이터 언어 : 사용자와 DBMS 간의 통신 수단. 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 구분할 수 있음.

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데이터 언어

데이터 정의어 (DDL, Data Definition Language)

: 스키마를 정의하거나 수정, 삭제하기 위해 사용.

 

데이터 조작어 (DML, Data Manipulation Language)

: 데이터의 삽입, 삭제, 수정, 검색 등의 처리를 요구하기 위해 사용.

 

• 절차적 데이터 조작어(procedural DML) : 사용자가 어떤 데이터를 원하고 그 데이터를 얻기 위해 어떻게 처리해야 하는지도 설명
  • 데이터베이스로부터 한 번에 레코드 하나씩 검색해서 호스트 언어와 함께 처리.
  • 독자적으로 사용되지 못하고 응용 프로그래밍 속에 삽입되어 사용.
• 비절차적 데이터 조작어(nonproceduaral DML) : 사용자가 어떤 데이터를 원하는지만 설명 (선언적 언어)
  • 데이터베이스로부터 보통 한 번에 여러 개의 레코드를 검색해서 처리.
  • 그 데이터들을 검색하는 지는 DBMS가 알아서 처리하므로 독자적으로 사용.

 

데이터 제어어 (DCL, Data Control Language)

: 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용

• 사용 목적
  • 무결성 - 정확하고 유효한 데이터만 유지
  • 보안 - 허가 받지 않은 사용자의 데이터 접근을 차단하고, 허가된 사용자에 권한을 부여.
  • 회복 - 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
  • 동시성 제어 - 동시 공유 지원

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데이터베이스 관리 시스템(DBMS) 구성

📍 데이터베이스 관리 시스템

: 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행

 

 

주요 구성 요소

• 질의 처리기(query processor) : 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리 → 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.

DBMS

 

• DDL 컴파일러 : 데이터 정의어로 작성된 스키마 정의를 해석, 새로운 데이터베이스 구축, 스키마 정의를 데이터 사전에 저장.
• DML 프리 컴파일러 : 응용 프로그램에 삽입된 데이터 조작어를 추출하여 DML 컴파일러 전달.
• DML 컴파일러 : 데이터 조작어로 작성된 데이터의 처리 요구를 분석하여 런타임 데이터베이스 처리기가 이해할 수 있도록 해석.
• 런타임 데이터베이스 처리기 : 저장된 데이터 관리자를 통해 데이터베이스에 접근. DML 컴파일러로 부터 전달 받은 데이터 처리 요구.
• 트랜잭션 관리자 : 사용자의 접근 권한이 유효한지 검사, 데이터베이스 무결성 유지를 위한 제약조건 위반 여부 확인.