3. 데이터베이스 시스템

1. 데이터베이스 시스템의 정의

데이터베이스 시스템(DBS; DataBase System)

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

데이터베이스(DB), 사용자, 데이터베이스 관리 시스템(DBMS), 데이터 언어 모두를 포함

• 데이터 베이스 시스템의 구성요소

📑 데이터 베이스(DB)
: 한 조직의 여러 응용 시스템이 공용하기 위해 최소의 중복으로 통합, 저장된 운영데이터의 집합
🔠 DATABASE LANGUAGE
: 사람과 시스템의 인터페이스를 제공하는 도구
🚹 사용자
: 데이터베이스 관리자(DMA), 데이터 응용프로그래머, 데이터베이스 사용자
📥 DBMS
: 데이터베이스를 구축하고 이용하는 기능을 제공하는 시스템 소프트웨어

2. 데이터베이스의 구조

스키마와 인스턴스

• 스키마(schema)
  • 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것
    (✏️ 데이터에 포함하고 있는 변수/속성들이 무엇인가
    제약조건: 고객이라는 객체에 관련해서 저장한 속성은 고객 번호, 나이,주소이다라고 정의, 정수 등 타입도 정의한다)
• 인스턴스(instance)
  • 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값
  • 변동가능
    ex) 인터파크에서 고객정보는 고객 이름/나이/주소 등 속성은 변함없이 가져가는데, 그 값들은 변동이 가능하다

• 데이터베이스의 사례

스키마: Employee 테이블은 eNo/name/ssn/salary/dept 이것들을 속성으로 해서 가진다. 각각은 intger/.... 데이터 타입을가진다
인스턴스: 111-11-1111 ...등의 값

3단계 데이터베이스 구조

• 미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안
• 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 하나의 데이터베이스를 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(abstraction)
  • 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아짐

3단계 데이터베이스 구조: 외부단계

• 데이터베이스를 개별 사용자 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 데이터베이스 하나에 외부스키마가 여러개 존재할 수 있음
  • 외부 스키마(external schema)
    • 외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것
    • 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름
    • 서브스키마(sub schema)라고도 함(←일부만 사용하기 때문에)

3단계 데이터베이스 구조: 개념단계

• 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 데이터베이스 하나에 개념스키마가 하나만 존재함(✏️개별 사용자별 스키마가 존재하던 외부스키마와 달리, 조직 전체의 관점에서는 하나의 스키마가 존재)
  • 개념스키마(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 존재하는지에 대한 정의뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함

3단계 데이터베이스 구조: 내부 단계

• 데이터베이스를 저장장치의 관점에서 이해하고 표현하는 단계
• 데이터베이스 하나에 내부 스키마가 하나만 존재함
  • 내부스키마(internal schema)
    • 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의한 것
    • 레코드 구조, 필드 크기, 레코드 접근 경로 등 물리적 저장 구조를 정의

- 외부단계는 사용자의 관점이기 때문에 여러개의 외부스키마를 가지게 된다. \n 개념단계는 조직전체의 관점이기 때문에 하나의 스키마만 가지게 된다.\n 내부단계는 저장 장치 관점으로 하나의 내부 스키마가진다.

3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매핑

• 스키마 사이의 대응관계
  • 외부/개념 사상: 외부 스키마와 개념 스키마의 대응관계
    • 응용 인터페이스(application interface)
  • 개념/내부 사상: 개념스키마와 내부스키마의 대응 관계
    • 저장 인터페이스(storage interface)라고도 함
• 미리 정의된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근

데이터 베이스를 3단계 구조로 나누고 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응관계를 정의하는 궁극적인 목적 👉 데이터 독립성의 실현

데이터 독립성(data independency)

• 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
• 논리적 데이터 독립성(✏️개념스키마 ↔️ 외부스키마)
  • 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않음
  • 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 됨
• 물리적 데이터 독립성(✏️내부스키마 ↔️ 개념스키마)
  • 내부 스키마가 변경되어도 개념스키마는 영향을 받지 않음
  • 내부 스키마가 변경되면 관련된 개념/내부 사상만 정확하게 수정해주면 됨

데이터 사전📕(data dictionary)

• 시스템 카탈로그(system catalog)라고도 함
• 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터 베이스
  • 메타 데이터(meta data): 데이터에 대한 데이터
• 스키마, 사상정보, 다양한 제약조건 등을 저장
• 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지함
• 일반 사용자도 접근이 가능하지만 저장된 내용을 검색만 할 수 있음

데이터 디렉토리(data directory)

• 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치정보를 저장하는 시스템 데이터베이스
• 일반 사용자의 접근은 허용되지 않음

사용자 데이터베이스(user database)

• 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스

3.데이터베이스 사용자

데이터베이스 사용자

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

데이터베이스 관리자(DBA; Data Adminstrator)

• 데이터베이스 시스템을 운영, 관리하는 사람
• 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 사용

[주요업무🛠️]

• 데이터베이스 구성요소 선정
• 데이터 베이스 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

최종사용자(end user)

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

응용프로그래머(application programmer)

• 데이터 언어를 삽입하여 응용프로그램을 작성하는 사람
• 주로 데이터 조작어를 사용

4.데이터 언어

데이터 언어

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

데이터 정의어(DDL;Data Definition Language)

• 스키마를 정의하거나, 수정 또는 삭제하기 위해 사용

데이터 조작어(DML;Data Manipulaion 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 얻기 위해 어떻게(how) 처리해야 하는지도 설명
  • 비절차적 데이터 조작어(nonprodural DML)
    • 사용자가 어떤(what) 데이터를 원하는지만 설명
    • 선언적 언어(declarative language)라고도 함

데이터 제어어(DCL;Data Contral Language)

• 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해 사용
• 사용목적
  • 무결성: 정확하고 유효한 데이터만 유지
  • 보안: 허가받지 않은 사용자의데이터 접근 차단, 허가된 사용자에 권한 부여
  • 회복: 장애가 발생해도 데이터 일관성 유지
  • 동시성 제어: 동시 공유 지원

5. 데이터 베이스 관리 시스템의 구성

데이터베이스 관리 시스템

• 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행
• 주요 구성 요소
  • 질의 처리기(query processor)
    • 사용자의 데이터 처리 요그를 해석하여 처리
    • DDL 컴파일러, DML 프리 컴파일러, DML 컴파일러, 런타임데이터 베이스 처리기, 트랜잭션 관리자 등을 포함
  • 저장 데이터 관리자(stored data manager)
    • 디스크에 저장된 사용자 데이터베이스와 데이터사전을 관리하고, 여기에 실제로 접근하는 역할을 담당