[Lecture] DataBase - Day 3

🖥 DataBase - Day 3

• 2.3 데이터 독립성
  • 3단계 데이터베이스 구조의 사상 또는 매칭(= 스키마 사이의 대응 관계)
    • 외부/개념 사상 : 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계
      • 응용 인터페이스(Application Interface)
    • 개념/내부 사상 : 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계
      • 저장 인터페이스(Storage Interface)
  • 미리 정의된 사상 정보를 이용해 사용자가 원하는 데이터에 접근
  • 데이터베이스를 3단계 구조로 나누고, 단계별로 스키마를 유지하며 스키마 사이의 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적 => 데이터 독립성(data independency) 의 실현
  • 데이터 독립성
    • 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성
    • 논리적 데이터 독립성
      • 개념 스키마가 변경되더라도 외부 스키마가 영향을 받지 않음
      • 전체 DB의 논리적 구조가 변경되어도 관련된 외부/개념 사상 정보만 정확히 수정해주면 됨
    • 물리적 데이터 독립성
      • 내부 스키마가 변경되더라도 새념 스키마가 영향을 받지 않음
      • DB의 저장 구조가 변경되어도 관련된 개념/내부 사상 정보만 정확히 수정해주면 됨
• 2.4 데이터 사전
  • DB에 저장되는 데이터에 관한 정보, 즉 메타 데이터를 유지하는 시스템 데이터베이스
  • 시스템 카탈로그(system catalog) 라고도 함
  • 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건 등 저장
  • DBMS가 스스로 생성하고 유지함
  • 일반 사용자도 접근할 수 있지만 저장 내용을 검색하는 작업만 할 수 있음
  • 사용자 데이터베이스(user database) : 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되는 일반 데이터베이스
  • 데이터 디렉터리(data directory) : 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요하는 위치 정보를 저장하는 시스템 데이터베이스
    • 일반 사용자의 접근을 허용하지 않음

[03] 데이터베이스 사용자

• 사용자(user) : DB를 이용하기 위해 접근하는 모든 사람
• 이용 목적에 따라 데이터베이스관리자, 최종 사용자, 응용 프로그래멀로 나뉨
• 3.1 데이터베이스 관리자
  • 데이터베이스 관리자(DBA; DataBase Administrator) : 데이터베이스 시스템을 운영﹒관리함
    • 주로 데이터 정의어와 데이터 제어어를 이용해 데이터베이스에 접근
  • 데이터베이스 관리자의 주요 업무
    • 데이터베이스 구성 요소 선정
    • 데이터베이스 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
• 3.2 최종 사용자
  • 최종 사용자(end user) : 데이터를 조작(삽입﹒삭제﹒수정﹒검색)하기 위해 데이터베이스에 접근하는 사람들
  • 주로 데이터 조작어 사용
  • 캐주얼 사용자(casual end user) 와 초보 사용자(naive end user) 로 구분
• 3.3 응용 프로그래머
  • 응용 프로그래머(application programmer) : 프로그래밍 언어로 응용 프로그램을 작성할 때 데이터베이스에 접근하는 데이터 조작어를 삽입하는 사용자
  • 주로 데이터 조작어를 삽입

[04] 데이터 언어

• 데이터 언어(data language) : 사용자가 데이터베이스 관리 시스템과 통신하는 수단
• 사용 목적에 따라 데이터 정의어, 데이터 조작어, 데이터 제어어로 나뉨
• 4.1 데이터 정의어
  • 데이터 정의어(DDL; Data Definition Language) : 스키마를 정의하거나 삭제 또는 수정하기 위해 사용하는 데이터 언어
• 4.2 데이터 조작어
  • 데이터 조작어(DML; Data Manipulation Language) : 데이터의 삽입﹒삭제﹒수정﹒검색 등의 처리를 요구하기 위해 사용하는 데이터 언어
  • 절차적 데이터 조작어(procedural DML)
    • 사용자가 어떤 데이터를 원하고 해당 데이터를 얻으려면 어떻게 처리해야 하는지 구체적으로 설명
  • 비절차적 데이터 조작어(nonprocedural DML)
    • 사용자가 어떤 데이터를 원하는지만 설명
• 4.3 데이터 제어어
  • 데이터 제어어(DCL; Data Control Language) : 내부적으로 필요한 규칙이나 기법을 정의하는 데 사용하는 데이터 언어
    • 무결성(integrity)
    • 보안(security)
    • 회복(recovery)
    • 동시성(concurrency)

[05] 데이터베이스 관리 시스템의 구성

• 데이터베이스를 관리하고 사용자의 데이터 처리 요구를 수행
• 주요 구성 요소
  • 질의 처리기(query processor)
    • 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리
    • DDL 컴파일러(DDL compiler) : 데이터 정의어로 작성된 스키마의 정의를 해석
    • DML 프리 컴파일러(DML precompiler) : 응용 프로그램에 삽입된 데이터 조작어를 추출하여 DML 컴파일러에 전달
    • DML 컴파일러(DML compiler) : 데이터 조작어로 작성된 데이터의 처리 요구를 분석하여 런타임 데이터베이스 처리기가 이해할 수 있도록 해석
    • 런타임 데이터베이스 처리기(run-time database processor) : 저장 데이터 관리자를 통해 데이터베이스에 접근하여, DML 컴파일러로부터 전달받은 데이터 처리 요구를 데이터베이스에서 실제로 실행
    • 트랜잭션 관리자(transaction manager) : 데이터베이스에 접근하는 과정에서 사용자의 접근 권한이 유효한지를 검사하고, 데이터베이스 무결성을 유지하기 위한 제약조건 위반 여부를 확인 및 회복이나 병행 수행과 관련된 작업도 수행
  • 저장 데이터 관리자(stored data manager)
    • 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리하고, 실제 접근하는 역할 담당

👉🏻 [Chapter 04] 데이터 모델링

[01] 데이터 모델링과 데이터 모델의 개념

• 데이터 모델링(data modeling) : 현실 세계에 존재하는 데이터를 컴퓨터 세계의 데이터베이스로 옮기는 변환 과정
• 데이터베이스 변환 과정 : "코끼리"
  • 머릿속에서 코끼리를 그릴 수 있는 데이터
    • "발이 4개, 코의 길이가 김, 몸무게는 1톤 이상, 코를 이용해 물건을 잡음" => 추상화(abstraction) 과정
  • 해당 추상화 데이터를 데이터베이스에 저장하는 구조도 생각해야 함
• 2단계 데이터 모델링
  • 개념적 모델링(conceptual modeling)
    • 현실 세계에서 중요 데이터를 추출하여 개념 세계로 옮기는 작업
  • 논리적 모델링(logical modeling)
    • 개념 세계의 데이터를 데이터베이스에 저장할 구조를 결정하고 이 구조로 표현하는 작업
• 데이터 모델(data model) : 데이터 모델링의 결과물을 표현하는 도구
  • 개념적 데이터 모델 : 사람의 머리로 이해할 수 있도록 현실 세계를 개념적 데이터 모델링하여 데이터베이스의 개념적 구조로 표현하는 도구
    • 개체-관계 모델
  • 논리적 데이터 모델 : 개념적 구조를 논리적 데이터 모델링하여 데이터베이스의 논리적 구조로 표현하는 도구
    • 관계 데이터 모델
  • 데이터 모델의 구성
    • 데이터 구조(data structure)
      • 개념적 데이터 모델에서 데이터 구조
        • 현실 세계를 개념 세계로 추상화했을 때 어떤 요소로 이루어져 있는지를 표현
      • 논리적 데이터 모델에서 데이터 구조
        • 데이터를 어떤 모습으로 저장할 것인지를 표현
      • 정적이라는 특징
    • 연산(operation)
      • 개념 세계나 컴퓨터 세계에서 실제로 표현된 값들을 처리하는 작업
      • 동적이라는 특징
    • 제약조건(constraint) - 데이터 무결성 유지 목적
      • 구조적 측면의 제약 사항
      • 연산을 적용하는 경우 허용할 수 있는 의미적 측면의 제약 사항

[02] 개체-관계 모델

• 개체-관계 모델(E-R model; Entity-Relationship model)
  • 피터 첸이 1976년 제안한 개념적 데이터 모델
  • 개체와 개체 간의 관계를 이용해 현실 세계를 개념적 구조로 표현하는 방법
  • 핵심 요소 : 개체, 속성, 관계
• 개체-관계 다이어그램(E-R Diagram)
  • E-R 다이어그램
  • 현실 세계를 개체-관계 모델을 이용해 개념적으로 모델링하여 그림으로 표현한 것
• 2.1 개체
  • 개체(entity) : 현실 세계에서 조직을 운영하는 데 꼭 필요한 사람이나 사물과 같이 구별되는 모든 것을 의미
    • 저장할 만한 가치가 있는 중요 데이터를 가지고 있는 사람이나 사물 등
    • 개념적 모델링을 하는 데 가장 중요한 요소
    • 다른 개체와 구별되는 이름을 가지고 있고, 각 개체만의 고유한 특성이나 상태, 즉 속성을 하나 이상 가지고 있음
    • (Ex) 서점에 필요한 개체 : 고객, 책
    • (Ex) 학교에 필요한 개체 : 학과, 과목
    • E-R 다이어그램에서 개체를 사각형 으로 표현하고 사각형 안에 개체의 이름을 표기함
    • 개체는 파일 구조의 레코드(record) 와 대응
  • 개체 타입(entity type) : 개체를 고유한 이름과 속성들로 정의한 것
    • 개체 타입은 파일 구조의 레코드 타입(record type) 과 대응
  • 개체 인스턴스(entity instance) 또는 개체 어커런스(entity occurrence) : 개체를 구성하고 있는 속성이 실제 값을 가짐으로써 실체화된 개체
    • 개체 인스턴스는 파일 구조의 레코드 인스턴스(record instance) 와 대응
  • 개체 집합(entity set) : 특정 개체 타입에 대한 개체 인스턴스들을 모아 놓은 것
    • 데이터베이스에서 실제로 저장하고 관리하는 것이 이 개체 인스턴스들의 모임인 개체 집합이라 할 수 있음
• 2.2 속성
  • 속성(attribute) : 개체가 가지고 있는 고유한 특성
    • 의미 있는 데이터의 가장 작은 논리적 단위
    • E-R 다이어그램에서 속성은 타원 으로 표현하고 타원 안에 속성의 이름을 표기함
    • 속성은 파일 구조의 필드(field) 와 대응
  • 단일 값 속성(single-valued attribute)
    • 값을 하나만 가질 수 있는 속성
    • (Ex) 고객 개체를 구성하는 이름﹒적립금 등의 속성
  • 다중 값 속성(multi-valued attribute)
    • 값을 여러 개 가질 수 있는 속성
    • (Ex) 고객 개체를 구성하는 연락처 속성
    • (Ex) 책 개체를 구성하는 저자 속성
    • 다중 값 속성은 이중 타원으로 표현
  • 단순 속성(simple attribute)
    • 의미를 더는 분해할 수 없는 속성
    • (Ex) 고객 개체를 구성하는 적립금 속성
    • (Ex) 책 개체를 구성하는 이름﹒ISBN﹒가격 등의 속성
  • 복합 속성(composite attribute)
    • 의미를 분해할 수 있는 속성
    • (Ex) 고객 개체를 구성하는 주소 속성
    • (Ex) 고객 개체의 생년월일 속성
  • 유도 속성(derived attribute)
    • 기존의 다른 속성 값에서 유도되어 결정되는 속성
    • 값이 별도로 저장되지 않음
    • (Ex) 책 개체를 구성하는 가격과 할인율 속성으로 계산되는 판매 가격 속성
      • 가격과 할인율 속성은 저장 속성(stored attribute) 이라고 함
    • (Ex) 고객 개체의 출생연도 속성으로 계산되는 나이 속성
    • E-R 다이어그램에서 점선 타원 으로 표현
  • 널 속성(null attribute)
    • 널 값이 허용되는 속성
    • 널(null) 값 : 아직 결정되지 않았거나 모르는 값을 의미
      • 공백이나 0과는 의미가 다름
  • 키 속성(key attribute)
    • 각 개체 인스턴스를 식별하는 데 사용되는 속성
    • 모든 개체 인스턴스의 키 속성 값이 다름
    • 둘 이상의 속성들로 구성하기도 함
    • (Ex) 고객 개체의 고객 아이디 속성
    • E-R 다이어그램에서 밑줄을 그어 표현
• 2.3 관계
  • 관계(relationship) : 개체와 개체가 맺고 있는 의미 있는 연관성
    • 개체 집합들 사이의 대응 관계(correspondence), 즉 매핑(mapping) 을 의미
    • (Ex) 고객 개체와 책 개체 간의 구매 관계
    • E-R 다이어그램에서 마름모 로 표현
  • 관계의 유형 : 관계에 참여하는 개체 타입의 수 기준
    • 이항 관계 : 개체 타입 2개가 맺는 관계
    • 삼항 관계 : 개체 타입 3개가 맺는 관계
    • 순환 관계 : 개체 타입 1개가 자기 자신과 맺는 관계
  • 관계의 유형 : 매핑 카디널리티(mapping cardinality)
    • 매핑 카디널리티(mapping cardinality) : 관계를 맺는 두 개체 집합에서, 각 개체 인스턴스가 연관성을 맺고 있는 상대 개체 집합의 인스턴스 개수
    • 일대일(1:1) 관계
      • 개체 A의 각 개체 인스턴스가 개체 B의 개체 인스턴스 하나 와 관계를 맺을 수 있고, 개체 B의 각 개체 인스턴스도 개체 A의 개체 인스턴스 하나 와 관계를 맺을 수 있음
    • 일대다(1:n) 관계
      • 개체 A의 각 개체 인스턴스는 개체 B의 개체 인스턴스 여러 개 와 관계를 맺을 수 있지만, 개체 B의 각 개체 인스턴스는 개체 A의 개체 인스턴스 하나 와만 관계를 맺을 수 있음
    • 다대다(n:m) 관계
      • 개체 A의 각 개체 인스턴스가 개체 B의 개체 인스턴스 여러 개 와 관계를 맺을 수 있고, 개체 B의 각 개체 인스턴스도 개체 A의 개체 인스턴스 여러 개 와 관계를 맺을 수 있음
  • 관계의 참여 특성
    • 필수적 참여 = 전체 참여
      • 모든 개체 인스턴스가 관계에 반드시 참여해야 함
      • (Ex) 고객 개체와 책 개체 사이의 구매 관계에서 모든 고객이 책을 반드시 구매해야 한다는 제약조건 존재
    • 선택적 참여 = 부분 참여
      • 개체 인스턴스 중 일부만 관계에 참여해도 됨
      • (Ex) 고객이 구매하지 않은 책이 존재할 수 있음
    • 필수적 참여 관계는 E-R 다이어그램에서 이중선 으로 표현
  • 관계의 종속성
    • 약한 개체(weak entity) : 다른 개체의 존재 여부에 의존적인 개체
      • 이중 사각형 표현
    • 강한 개체(strong entity) : 다른 개체의 존재 여부를 결정하는 개체
    • 특징
      • 강한 개체와 약한 개체는 일반적으로 일대다 관계
      • 약한 개체는 강한 개체와의 관계에 필수적 참여
      • 약한 개체는 강한 개체의 키를 포함하여 키 구성
    • 약한 개체가 강한 개체와 맺는 관계는 이중 마름모 로 표현
• 2.4 E-R 다이어그램
  • 개체를 표현하는 사각형
  • 관계를 표현하는 마름모
  • 속성을 표현하는 타원
  • 각 요소를 연결하는 링크(연결선)
  • 일대일, 일대다, 다대다 관계를 표기하는 레이블