[DB]Intro 및 DB의 전반적인 기초개념

DB가 등장하게 된 이유

file system에서의 문제가 많았다.

• Data의 중복과 불일치
• 새로운 작업을 하기 위해선 새 프로그램을 만들어야 했다. -> 접근이 어려웠다.
• Integrity Problem : 제약조건을 걸기가 어려웠다.
• Atomicity of update : 만일 A, B에 수행되는 일이 있을 때, A와 B 모두 수행되거나 수행되지 않아야 함. file system에서는 이것을 만족하기 어려웠다.
• 여러 사용자가 동시에 접근할 때 문제 발생.
• 보안 이슈

-> DataBase System은 위 문제들을 모두 해결해 준다.

 

DB는 추상적인 것을 제공해준다.

• Physical Level : 레코드가 어떻게 저장되는지 묘사함.
• Logical Level : 실제 데이터 베이스에서 데이터가 어떻게 저장되는지, 각 데이터간의 관계는 어떻게 되는지 묘사함.
• View Level : 응용 프로그램에서는 데이터의 세부정보를 숨길 수 있고, 보안 목적을 위해 정보를 숨길 수도 있다.

 

Instance와 Schemas

Schema : 데이터 베이스에서의 논리적인 구조를 뜻한다.

• Schema의 예시 : 고객과 계좌가 있을 때 데이터베이스는 그 두 개의 정보와 관계로 구성되는 것
• Physical Schema : Physical level에서 디자인된 데이터베이스
• Logical Schema : Logical level에서 디자인된 데이터베이스

Instance : 데이터베이스에서 실제로 들어있는 내용물

-> Schema는 틀이고, Instance는 내용물이다.

 

DataBase가 성공한 이유는 Physical Data Independence이다. 즉, Physical과 Logical이 완전히 분리되어 있다. (이 때, App은 Logical Schema에 의존한다.)

 

Data Model

Data에 대해서 묘사하는 것이다.

• Data를 어떻게 조직화할 것인지
• Data에 어떻게 접근할 것인지
• Data에 어떤 제약과 규칙을 줄 것인지

예시를 들자면

• Relational Model : Data가 여러 개의 table에 저장돼 있다. 이를 각각 Relation이라 부른다.
• Entity-Relationship Data Model : 주로 DB Schema를 디자인할 때 사용된다.

등등이 있다.

Relation

Relation의 예시. 교수 relation

Relation Schema

Relation Schema는 relation의 논리적인 구조이다. 릴레이션의 이름과 그 릴레이션의 attribute들로 나타낸다.

Relation Instance는 relation에 현재 들어있는 내용물을 의미한다.

 

Key : 튜플에 연관되어 있는 attributes의 집합을 의미한다.

밑줄 친 attribute가 key에 해당한다.

• key에 해당한다면, 해당 attribute에는 같은 값을 가질 수가 없다.

1. Super Key : Key가 되는 모든 집합들
2. Candidate Key : Super Key들 중 최소한의 attribute들로 이루어진 key
3. Primary Key : Candidate Key들 중 주요한 키

 

DataBase를 실제로 사용하는 방법

SQL (Structured Query Language)를 사용한다.

• non-procedural language이다.
• SQL은 두 가지 측면이 있다.

1. Data Definition Language (DDL) : 데이터베이스 스키마를 정의하기 위해 사용

   

   DDL의 예시1. table을 만든다.

   

   DDL의 예시2. table을 삭제하거나 수정한다.

2. Data Manipulation Langugage (DML) : 데이터베이스에 접근하기 위해 사용. 우리가 흔히 아는 query language가 이에 해당한다.

   

   DML의 예시1. select

   

   DML의 예시2. deletion

   

   DML의 예시3. insertion

   이 때 Join의 개념도 있다. natural join 혹은 where에 조건을 추가해서 join을 할 수 있다.

 

DataBase를 어떻게 디자인 해야하는지

• 상업적인 Decision : 데이터베이스에서 어떠한 attribute가 필요할지
• 컴퓨터 공학적인 Decision : 어떠한 스키마가 필요한지, 어떻게 attribute를 relation마다 분배할지 결정하는 것이다.

 

나쁜 디자인의 예시.

위와 같은 디자인을 하게 되면 발생하는 문제를 예를 들면,

1. update anomaly : 학과의 building이 바뀌어도 교수의 building은 바뀌지 않는다. 모든 교수의 building을 수정해야 한다.
2. insertion anomaly : primary key 없이는 insert가 불가능하다. 즉, 교수가 없는 과를 먼저 개설할 수가 없게 된다.
3. deletion anomaly : 교수가 모두 지워지면 과도 지워진다.
4. 추가적으로 데이터의 중복도 발생한다.

-> 교수와 학과를 다른 Schema로 생성하면 문제가 해결된다.

 

Entity-Relationship Model

• Entity : 다른 object들과 구별되는 object를 의미한다.
• Relationship : entity들 간의 관계를 의미한다.

  

  E-R Model

DataBase가 내부적으로 작동하는 방법

DataBase는 두 가지의 구성요소가 있다.

• Storage Manager : DB와 OS간의 Interface. OS Filesystem과 상호작용. 효율적인 데이터의 저장과 수정 저장소에 접근하고 파일을 조직화하며, 인덱싱과 해싱을 한다.
• Query Processor : 파싱과 변환. Query 수행과 실제 정보를 가져오는 것.