3장. 데이터베이스 시스템(DBS)

1. 데이터베이스 시스템의 정의: 데이터베이스에 데이터를 저장(DB)하고, 이를 관리(DBMS)하여 조직에 필요한 정보를 생성(APP)해주는 시스템

2. 스키마와 인스턴스

    1) 스키마(필드): 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것

    2) 인스턴스(레코드) : 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

3. 데이터베이스 구조

    1) 외부 단계: 개별 사용자 관점 (사용자) -> 데이터베이스 하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있다.

        (1) 외부 스키마 : 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습, 즉 논리적 구조로 사용자마다 다름

    2) 개념 단계: 조직 전체의 관점 (프로그래머 단계) (관리인) -> 데이터베이스 하나에 개념 스키마가 하나만 존재(테이블이 하나만 존재해야한다.)

        (1) 개념 스키마 : 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

    3) 내부 단계: 물리적인 저장 장치의 관점 (건설 업체) -> 데이터베이스 하나에 내부 스키마가 하나만 존재

        (1) 내부 스키마 : 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의

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

    4) 외부/개념 사상(논리적 데이터 독립성): 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계 -> 응용 인터페이스

    5) 개념/내부 사상(물리적 데이터 독립성): 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계 -> 저장 인터페이스

    6) 데이터 독립성 : 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

        (1) 논리적 데이터 독립성 : 개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마는 영향을 받지 않음 개념 스키마가 변경되면 관련된 외부/개념 사상만 정확하게 수정해주면 된다.

        (2) 물리적 데이터 독립성 : 내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마는 영향을 받지 않음 내부 스키마가 변경되면 관련된 개념/내부 사상만 정확하게 수정해주면 된다.

    7) 데이터 사전(시스템 카탈로그, 시스템 데이터베이스) : 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스 (사용자는 검색만 가능)

        (1) 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지

        (2) 메타 데이터 : 데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보 즉, 데이터에 대한 데이터

    8) 데이터 디렉터리: 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스 일반사용자의 접근은 허용X

    9) 사용자 데이터베이스: 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되어 있는 일반 데이터베이스

4. 데이터베이스 사용자: 데이터베이스를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람

    1) 데이터베이스 관리자(DBA): 데이터베이스 시스템을 운영하고 관리한다. 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 이용

        (1) 데이터베이스 구성 요소 선정 : 사용자의 요구 사항을 분석하여 데이터베이스를 구성할 데이터를 결정한다.

        (2) 데이터베이스 스키마 정의 : 선정도니 데이터베이스의 구성 요소를 토대로 데이터베이스 스키마를 설계하고, 데이터 정의어를 이용해 설계한 스키마를 데이터베이스 관리 시스템에 설명한다.

        (3) 물리적 저장 구조와 접근 방법 결정 : 데이터베이스를 물리적으로 저장하기 위한 레코드 구조를 설계한다.

        (4) 무결성 유지를 위한 제약조건 정의 : 현실 세계의 실제 데이터와 일치하는, 즉 결함이 없는 데이터만 데이터베이스에 저장할 수 있도록 필요한 규칙을 정의한다. 그리고 데이터베이스를 이 규칙에 따라 제어하여 데이터의 정확성과 유효성을 유지한다.

        (5) 보안 및 접근 권한 정책 결정 : 허가되지 않은 사용자가 데이터베이스에 불법적으로 접근하는 것을 방지하고, 허가된 사용자에게 적절한 권한을 부여하는 보안 관련 정책을 결정한다.

        (6) 백업 및 회복 기법 정의 : 시스템 장애에 대비하여 데이터베이스를 백업하거나, 손상된 데이터베이스를 일관된 상태로 복구하는 방법을 정의한다.

        (7) 시스템 데이터베이스 관리 : 데이터 사전 같은 시스템 데이터베이스를 관리한다.

        (8) 시스템 성능 감시 및 성능 분석 : 시스템 성능을 저해하는 병목 현상등이 발생하지 않는지 확인하고, 시스템 자원의 활용도 분석등을 통해 시스템의 성능을 감시한다.

        (9) 데이터베이스 재구성 : 항상 사용자의 요구 사항에 귀 기울이고 시스템 성능을 분석하여, 새로운 변화에 부응하면서 성능을 향상시키는 방향으로 데이터베이스를 재구성해야 한다.

    2) 최종 사용자(end user): 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작한다. 주로 데이터 조작어 사용

    3) 응용 프로그래머: 데이터 언어를 삽입하여 응용 프로그램을 작성한다. 주로 데이터 조작어 사용

5. 데이터 언어 (사용자와 데이터베이스 관리 시스템 간의 통신 수단)

    1) 데이터 정의어(DDL): 스키마를 정의하거나, 수정 또는 삭제하기 위해서 사용한다.

    2) 데이터 조작어(DML): 데이터의 삼입, 삭제, 수정, 검색 등의 처리를 요구하기 위해서 사용한다.(중요!)

        (1) 절차적 데이터 조작어(프로그램 사용 순서 상관O) : 사용자가 어떤 데이터를 원하고 해당 데이터를 얻으려면 어떻게 처리해야 하는지를 설명한다.

        (2) 비절차적 데이터 조작어(프로그램 진행하고 상관X) : 사용자가 어떤 데이터를 원하는지만 설명한다.

    3) 데이터 제어어(DCL): 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하기 위해서 사용한다.

        (1) 무결성 : 데이터베이스에 정확하고 유효한 데이터만 유지한다.

        (2) 보안 : 허가받지 않는 사용자가 데이터에 접근하는 것을 차단하거나, 허가된 사용자가 접근 권한이 있는 데이터에만 접근할 수 있게 한다.

        (3) 회복 : 장애가 발생해도 데이터의 일관성을 유지한다.

        (4) 동시성 : 여러 사용자가 같은 데이터에 동시에 접근하여 처리할 수 있게 한다.

6. 데이터베이스 관리 시스템의 구성

    1) 질의 처리기

        (1) DDL 컴파일러

            ① 데이터 정의어로 작성된 스키마의 정의를 해석한다.

            ② 저장 데이터 관리자의 도움을 받아 새로운 데이터베이스를 구축하고, 스키마의 정의를 데이터 사전에 저장한다.

            ③ 데이터 정의어로 작성된 기존 스키마의 삭제나 수정 요청도 처리하여, 변경된 내용을 데이터 사전에 적용한다.

        (2) DML 프리 컴파일러

            ① 응용 프로그램에 삽입된 데이터 조작어를 추출하여 DML 컴파일러에 전달한다. (단, 데이터 조작어와 관련 없는 나머지 코드들은 해당 언어의 컴파일러에 보내진다.

        (3) DML 컨파일러 : 데이터 조작어로 작성된 데이터의 처리(삽입, 삭제, 수정, 검색) 요구를 분석하여 런타임 데이터베이스 처리기가 이해할 수 있도록 해석

        (4) 런타임 데이터베이스 처리기 : 저장 데이터 관리자를 통해 데이터베이스에 접근하여, DML 컴파일러로부터 전달받은 데이터 처리 요구를 데이터베이스에서 실제로 실행한다.

        (5) 트랜잭션 관리자 : 데이터베이스에 접근하는 과정에서 사용자의 접근 권한이 유효한지를 검사하고, 데이터베이스 무결성을 유지하기 위한 제약조건 위반 여부를 확인 EH한 회복이나 병행 수행과 관련된 작업도 담당

    2) 저장 데이터 관리자 : 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고 여기에 실제로 접근하는 역할을 담당한다.