2. DBS

데이터베이스 시스템의 정의

DB의 데이터를 저장하고, 이를 관리하는 조직과 정보등을 통틀어 말함

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-Keyword-

- 데이터베이스 시스템의 구성요소 -

- 데이터베이스 3단계 구조 -

- DBMS 시스템 구성 -

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DBS, DataBase System

• DB, 데이터베이스 : 저장된 데이터의 집합
• DBMS, 데이터베이스 관리 시스템 : DB에 저장된 데이터가 일관되고 무결한 상태로 유지되도록 관리
• DBS, 데이터베이스 시스템 : DB와 DBMS를 통해 조직에 필요 정보를 제공하는 전체 시스템

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데이터베이스 구조

DB의 데이터를 저장하고, 이를 관리하는 조직과 정보등을 통틀어 말함

 

스키마와 인스턴스

• 스키마 : DB에 저장된 데이터의 구조와 제약조건
  - 한번 정의되면 자주 변경 X
  
• 인스턴스 : 스키마에 따라 DB에 실제 저장 값
  - 사용자/응용프로그램/시스템에 의해 생성/수정/삭제가 원활하게 이루어짐
  

스키마 = DB의 구조(데이터 객체, 관계)에 대한 구조와 제약조건

 

스키마의 예시

정의에 필요한 속성 추출 및 각 속성에 들어가는 형식 지정

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3단계 데이터베이스 구조

DB를 쉽게 이용할 수 있게 DB를 구조화한 계념

 

3단계	외부단계(External Schema)	- 개별 사용자 관점에서 DB 정의 - 전체 DB의 한 논리적인 부분(Subschema)
2단계	개념단계(Conceptual Schema)	- 범기관적인 관점에서의 DB 정의 - 조직 전체의 관점에서 보는 단계(Schema)
1단계	내부단계(Internal Schema)	- 저장장치 관점에서의 DB 정의 - 개념 스키마에 대한 저장구조를 정의

내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 반대면 구체화

Tip) 외부 단계로 갈수록 복잡한 내부 구조를 몰라도 됨

3단계 DB의 구조 개념 예시

DB도 내부적으로는 복잡한 구조를 지니지만, 사용여부에 따라

DB 구조를 필요성이 없을 수도 있기에 복잡한 구조를 몰라도 됨

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외부 단계(External Level)

개별 사용자가 DB를 어떻게 보는가를 표현함

외부단계의 핵심은 사용자마다 생가가하는 DB의 구조가 다름

외부 단계에서 사용자에게 필요한 DB구조를 정의한 것을 외부 스키마!

DB에는 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있다라는 결론이 나오죠

 

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개념 단계(Conceptual Level)

DB를 설계하는 입장에서 전체 DB 구조를 표현

DB를 설계하는 관리자 관점으로, DB를 사용하는 전체 사용자의 관점도 고려해야 함
또한 각 사용자들이 필요한 스키마를 고려해 DB를 설계해야 함

전체 DB 논리적 구조를 정의한 것을 개념스키마!

모든 외부스키마를 합치면 개념스키마

- 일부분이 아닌 전체 DB에 어떤 데이터가 저장되는지 정의
- 데이터들 간에 어떤 관계가 존재하는지 정의
- 데이터의 제약조건 정의
- 데이터의 보안 정책과 접근 권한 정의
❗ 데이터를 물리적으로 저장하는 방법이나 데이터 저장 장치와 독립적 ❗ 

 

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내부 단계(Internal Level)

저장 장치 관점의 DB를 표현하며, DB의 개념 스키마에 대한 물리적 저장구조 표현

전체 DB가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의한 것!

DB에는 하나의 내부스키마만 존재

- 레코드 구조 정의
- 레코드를 구성하는 필드의 크기 정의
- 인덱스 정보 정의

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데이터 독립성

3단계 DB구조를 만든 이유와 독립성이란?

 

😒3단계 DB 구조를 만든 이유

사용자 - DB - 저장장치 각 구성요소를 분리하여, 독립성을 갖게 하기 위함

그렇다면 독립성을 갖게 된다면 각 단계를 사용하는 입장에서는

하위 단계에 작업에 대하여 알 필요가 없기에 독립성을 확보한 것!

Ex) 사용자 - DB 관리자 - DB 저장장치 설계자

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🎈데이터 독립성이란?

하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향 X

데이터 독립성을 유지하고 DB의 성질을 이용하기 위해선 각 단계별로

스키마를 유지하고 각 스키마 사이의 대응 관계를 형성해야하죠 

즉, 3단계간의 사상(Mapping)로 스키마 사이의 대응관계입니다.

3단계간의 사상(Mapping)

• 외부/개념 단계간의 사상(논리적 데이터 독립성)
  
  • 외부 스키마와 개념 스키마 간의 대응 관계 정의
    - 응용 인터페이스(Application Interface)가 논리적 데이터 독립성의 사용되는 인터페이스
  • 논리적 데이터 독립성을 제공
    - 전체 DB의 논리적 구조가 변경되도 외부/개념 사상 정보만 수정하면, 외부 스키마 변경 X
• 개념/내부 단계간의 사상(물리적 데이터 독립성)
  
  • 개념 스키마와 내부 스키마간의 대응 관계 정의
    - 저장 인터페이스(Storage Interface) 혹은 인덱스 등의 이름으로 인터페이스로 사용
  • 물리적 데이터 독립성을 제공
    - 내부 스키마가 변경되도 개념 스키마가 영향 X, 결과적으로 외부스키마도 영향 X
    - DB의 저장 구조가 변경되도 개념/내부 사상 정보만 수정하면, DB의 논리적 구조 변경 X

💬Note
- 3단계간의 사상
▶ 데이터 독립성(data independency)의 구현방법
- 스키마는 컴파일되어 데이터 사전(카탈로그)에 저장
- 스키마 다이어그램
▶ 스키마의 그래픽 형태로 표현

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데이터 사전(Data Dictionary)

시스템 내의 모든 객체들의 정의나 명세에 관한 정보 모음

DBA(데이터베이스 관리자)의 도구이자 메타 DB로써
시스템 데이터베이스, 시스템 카탈로그(catalog)라고도 합니다.

좀 더 자세히는 메타데이터를 저장하는 곳으로써 DBMS가 스스로 생성 유지하며,

DB의 스키마 정보/사상 정보/제약 조건 등이 있습니다. 

 

🚨여기서 잠깐!!

데이터 디렉토리(data directory)와 착각할 수 있는데,

데이터 사전에 수록된 데이터 참조하는데 필요한 정보를 수록하는 것으로써,

차이점은 데이터 사전은 사용자와 시스템 모두 사용하고, 디렉토리는 시스템만!!

 

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데이터 언어(Data Language)

DB를 구축하고 이용하기 위한 DBS과의 통신 수단(정의/조작/제어)

 

데이터언어는 DBmS를 통해 사용되며, 흔히 우리가 아는 SQL이 대표적인 예이죠

기능과 사용 목적에 따라 데이터 정의 언어(DDL), 데이터 조작 언어(DML), 데이터 제어 언어(DCL)로 구분

 

데이터 정의어(DDL : Data Definition Language)

DB의 정의 및 수정할 목적으로 사용되는 언어

 

(외부)스키마를 명세하며, DDL은 Schema, Domain, Table, View, Index를 정의 및 변경 또는 삭제에 사용됨

즉, 논리적 데이터 독립성(사상)을 지키기 위해 정의하며, DBA나 DB designer가 사용함

• CREATE : Schema, Domain, Table, View, Index를 생성
• ALTER : Table에 대한 정의 변경 시 사용
• DROP : CREATE에서 정의된 것을 삭제할 때 사용 

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데이터 조작어(DML : Data Manipulation Language)

DB의 사용자에 맞추어 DB의 정보 탐색(질의어) 등이 가능한 언어

 

사용자(App)와 DBMS사이에서 주로 사용되며, 데이터 처리 연산의 집합으로

즉, 데어터 검색/삽입/삭제/변경 연산 등을 지원하며 절차적과 비절차적으로 분류됨

우리가 주로 사용하는 것은 질의어로 터미널 등에서 자주 이용되는 비절차적 언어를 정리하면..

• SELECT : Table에서 조건에 맞는 Tuble을 탐색
• INSERT : Table에 새로운 Tuble을 삽입
• DELETE : Table에서 조건에 맞는 Tuble을 삭제
• UPDATE : Table에서 조건에 맞는 Tuble의 내용 변경

 

절차적 언어 : 어떤 데이터를 요청하면 그 절차에 맞게 기술

비절차적 언어 : 배우기 쉽지만 코드의 효율성면에서 비효율적

로 요약이 되는데 쉽게 말해 유동성 및 가용성이 얼마나 차이나는가죠

 

근데 신기한건 절차적은 저급어로 처리되며 DML 예비 컴파일러에 의해 처리되요

또한 What과 How를 명세에 한번에 하나의 레코드만 처리 되며 App 속에 삽입해 사용

 

하지만 비절차는 고급어에 What만 명세해 한번에 여러개의 레코드가 처리하며,

질의어(Query Language)로 대화식 사용(command)와 프로그램의 추상적 표현

 

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데이터 제어어(DCL : Data Control Language)

데이터의 무결성, 보안(권한 제어), 회복, 동시접근성 및 수행 등을 위한 언어

 

데이터를 보호 및 관리하는 목적으로 보안성이 중심인 목적으로 DBA가 사용

• COMMIT : 수행 결과를 실제 HD로 저장 및 DB 작업에 로그를 남김
• ROLLBACK : DB가 비정상적으로 종료 시 원래 상태로 되돌림(스넵샷이랑 똑같음)
• GRANT : DB 사용자에게 사용 권한 부여
• REVOKE : DB 사용자의 사용 권한 강등 

 

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DB 사용자

DBA, User(App), Programmer

솔직히 이 사진 하나로 이미 정리 끝 아닙니까? 고로 설명 Pass

 

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DBMS의 구성요소

DDL 컴파일러, 질의어 처리기, 예비 컴파일러(전처리), DML..등

 

• DDL 컴파일러
  
  • DDL로 명세된 스키마를 내부 형태로 변환 후 카탈로그에 저장
    - 메타 데이터베이스
• 질의어 처리기
  • 질의문을 파싱, 분석, 컴파일하고 목적 코드 생성
• 예비 컴파일러
  • App에 삽입된 DML(DSL)을 추출 후 그 자리에 Procedure Call로 대처
    - 전처리 작업임
    
• DML 컴파일러
  • DML 명령어를 목적 코드로 변환
• 런타임 DB 처리기
  • 런타임에 DB에 접근 및 연산을 수행
• 트랜잭션 관리자
  • 무결성과 권한제어 그리고 병행제어와 회복 작업 

• 저장 DBA
  • HW에 있는 DB 접근 제어 및 기본 OS 모듈(파일관리자 등)을 이용

 

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참고 자료

4. 데이타베이스 시스템의 구성. - ppt download

 

 

2. 데이터베이스 시스템

 

참고 이미지

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2. 데이터베이스 시스템

 

 

4. 데이타베이스 시스템의 구성. - ppt download