3. 데이터베이스 시스템 / 01 데이터베이스 시스템의 정의 / 02 구조

데이터베이스 시스템

데이터베이스에 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 관리하여 조직에 필요한 정보를 생성해주는 시스템이다

다양한 목적의 정보 처리 시스템을 구축하는 데 필요한 핵심 요소가 된다

 

데이터베이스, 데이터베이스 관리 시스템, 데티어베이스 시스템은 다른 용어임

 

데이터베이스

데이터를 저장해두는 곳, 저장된 데이터의 집합

 

데이터베이스 관리 시스템

저장된 데이터가 일관되고 무결한 상태로 유지되도록 관리해줌

 

데이터베이스 시스템

데이터베이스와 데이트베이스 관리 시스템을 이용해 조직에 필요한 정보를 제공해주는 전체 시스템

 

1. 스키마 Schema

데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것

정의된 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값이 인스턴스instance이다

 

2. 3단계 데이터베이스 구조

미국의 표준화 기관인 ANSI/SPARC는 데이터베이스의 복잡한 내부 구조를 감추고 일반 사용자들이 데이터베이스를 쉽게 이해하고 이용할 수 있도록 3단계 데이터베이스 구조를 제안했다

 

3단계 데이터베이스 구조의 개념

하나의 데이터베이스를 3단계로 나누어 이해한다

1. 외부 단계

개별 사용자 관점에서 보는 시점

2. 개념 단계

조직 전체의 관점에서 보는 시점

3. 내부 단계

물리적인 저장 장치의 관점에서 보는 시점

 

데이터베이스 하나를 3단계로 나누고, 각 단계별로 다른 추상화를 제공하면 데이터베이스를 효과적으로 관리할 수 있음

일반적으로 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아짐

 

모든 데이터의 저장, 유지와 관련된 복잡한 내용을 숨기고 필요한 데이터만 단순화한 외부 단계의 관점을 일반 사용자들에게 제공할 수 있다

 

외부 단계

개별 사용자 관점에서 데이터베이스를 이해하고 표현함

외부 단계에서 사용자에게 필요한 데이터베이스를 정의한 것을 외부 스키마 External Schema라고 함

외부 스키마는 각 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습을 표현한 논리적인 구조임

 

하나의 데이터베이스에는 외부 스키마가 여러개 존재할 수 있으며, 외부 스키마를 사용하는 목적이 같은 사용자끼리 공유가 가능하다

외부 스키마는 전체 데이터베이스중 사용자가 관심을 가지는 일부로 볼 수 있어 서브 스키마 Sub Schema라고도 함

 

개념 단계

데이터베이스를 이용하는 사용자들의 관점을 통합하여, 데이터베이스를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현한다

데이터베이스 관리 시스템이나 데이터베이스 관리자는 일부가 아닌 전체 데이터 베이스에 관심을 둔다

 

데이터베이스 관리 시스템이나 모든 사용자에게서 필요한 데이터를 통합하여 전체 데이터베이스의 논리적 구조를 정의한다

이를 개념 스키마 Conceptual Schema라고 한다

 

// 개념 스키마

조직 전체의 관점에서 생각하는 데이터베이스의 모습

모든 개별 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습을 하나로 합친 형태

 

전체 데이터베이스에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함한다

다만, 데이터를 물리적으로 저장하는 방법이나, 데이터 저장장치와는 독립적이다

 

하나의 데이터베이스에는 개념 스키마가 하나만 존재하고, 각 사용자는 개념 스키마의 일부분을 사용한다

일반적으로 스키마를 말하면 해당 스키마를 말한다

 

내부단계

데이터베이스를 디스크나 테이프 같은 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현한다

즉, 내부 단계에서는 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의하며, 이를 내부 스키마 Internal Shema라고 한다

 

내부 스키마는 파일에 데이터를 저장하는 레코드의 구조, 레코드를 구성하는 필드의 크기, 인덱스를 이용한 레코드 접근 경로 등을 정의한다

데이터베이스의 개념 스키마에 대한 물리적인 저장 구조를 표현하므로 하나의 데이터베이스에 하나만 존재한다

 

3. 데이터 독립성

각각의 스키마는 데이터베이스를 바라보는 관점이 다를 뿐 모두 같은 데이터베이스를 표현한다

사용자가 자신의 외부 스키마를 통해 원하는 데이터를 얻으려면 내부 스키마에 따라 저장된 데이터베이스에 접근해야 한다

이렇기에 세가지 스키마 사이에는 유기적인 대응 관계가 성립해야 한다

 

스키마 사이의 대응 관계를 사상 또는 매핑 mapping이라고 한다

외부 스키마와 개념 스키마는 외부/개념 사상에 의해 대응되고, 개념 스키마와 내부 스키마는 개념/내부 사상에 의해 대응된다

 

데이터베이스 관리 시스템은 미리 정의된 왜부/개념 사상과 개념/내부 사상 정보를 이용해 사용자가 원하는 데이터에 접근할 수 있다

 

이러한 대응 관계를 정의하는 궁극적 목적은 데이터 독립성을 실현하기 위해서이다

 

// 데이터 독립성

하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

 

데이터 독립성은 데이터베이스 관리 시스템의 중요한 장점이자 데이터베이스 관리 시스템이 필요한 이유이기도 하다

 

논리적 데이터 독립성

개념 스키마가 변경되더라도 외부 스키마가 영향을 받지 않는 것

전체 데이터베이스의 논리적인 구조가 변경되어도 관련된 외부/개념 사상 정보만 적절히 수정해주면 직접 관련이 없는 사용자를 위한 외부 스키마는 변경할 필요가 없다

 

외부/개념 사상은 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계를 정의한 것으로, 응용 인터페이스 Application interface라고 한다

 

물리적 데이터 독립성

내부 스키마가 변경 되더라도 개념 스키마가 영향을 받지 않는 것

물리적 데이터 독립성이 실현될 시 데이터베이스의 저장 구조가 변경 되어도 관련된 개념/내부 사상 정보만 적절히 수정해주면 직접적으로 관련이 없는 데이터베이스의 논리적 구조는 영향을 받지 않는다

개념/내부 사상은 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계를 정의한 것으로, 저장 인터페이스 Storage Interface라고 한다

 

4. 데이터 사전 Data Dictionary .aka System Catalog

데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보를 저장하는 곳을 데이터 사전이라 함

일반 사전처럼 데이터베이스에 저장되어 있는 데이터를 정확하고 효율적으로 이용하기 위해 참고해야 되는 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등을 저장하고 있다

데이터베이스에 저장되는 데이터에 관한 정보이므로 데이터에 대한 데이터라는 의미로 메타 데이터 Meta Data라고도 한다

 

데이터 사전도 데이터를 저장하는 데이터베이스의 일종이기에 시스템 데이터베이스 System Database라고도 한다

이를 구별하기 위해 사용자가 실제로 사용하는 데이터가 저장되는 일반 데이터베이스는 사용자 데이터베이스 User Database라 부른다

데이터베이스 관리 시스템 스스로가 생성, 유지하고, 주로 접근하지만, 일반 사용자도 접근이 가능하다. 다만, 추가, 수정은 관리 시스템만 가능하다

 

데이터 디렉터리 Data Directory

데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 관리하는 곳

 

데이터 사전, 디렉터리는 둘 다 시스템을 위한 데이터베이스라는 공통점이 있지만, 세이터 사진은 사용자가 접근 가능하고, 디렉터리는 시스템만 접근이 가능하다