[데이터베이스 개론] 데이터베이스의 구조

💡 스키마

데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것

어떤 데이터를 어떻게 저장할지 정의해놓은 것이라고 보면 된다. 이러한 스키마에 따라 실제로 데이터베이스에 저장되는 값은 인스턴스(instance)라고 한다.

 

학생 데이터베이스를 예로 들어보자. 나는 학생 데이터베이스를 [학번, 이름, 학과, 학년] 구조로 만들 것이다. 그리고 학번과 학년은 정수형, 이름과 학과는 10자 이내의 문자열로 저장할 것이다. 이를 학생 데이터베이스 스키마로 아래와 같이 정의할 수 있다.

 

학생 데이터베이스 스키마를 정의했다면, 이 데이터베이스에는 다음과 같이 데이터들이 저장될 것이다. 이 때 [19101, 홍길동, 컴퓨터공학과, 4]나 [21202, 김땡땡, 경영학과, 2]와 같이 실제 저장되는 데이터를 인스턴스라고 한다.

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💡 3단계 데이터베이스 구조

미국 표준화 기관인 ANSI/SPARC에서 제안한 데이터베이스의 구조이다. 하나의 데이터베이스를 외부 단계, 개념 단계, 내부 단계의 세 단계로 나눈다. 

• 외부 단계(external level):  개별 사용자 관점에서의 데이터베이스
• 개념 단계(conceptual level) : 조직 전체 관점에서의 데이터베이스
• 내부 단계(internal level) : 저장 장치 관점에서의 데이터베이스

 

3단계 데이터베이스 구조의 각 단계에는 스키마가 존재한다. 

단계	스키마	설명
외부 단계	외부 스키마 (=서브 스키마)	• 각 사용자가 생각하는 데이터의 모습을 표현한 논리적인 구조 • 사용자마다 다를 수 있으므로 하나의 데이터베이스 안에 여러 개 존재할 수 있음 • 외부 스키마 하나를 여러 사용자가 공유할 수도 있음
개념 단계	개념 스키마	• 모든 사용자에게 필요한 데이터를 통합한 전체 데이터베이스의 논리적 구조 • 데이터 베이스에 저장할 데이터 유형, 데이터 간 관계, 제약 조건, 보안 정책, 접근 권한 등을 정의함 • 데이터의 물리적 저장 방법이나 저장 장치와 독립적 • 데이터베이스 하나에 한 개만 존재함 • 각 사용자들은 개념 스키마의 일부만 사용함
내부 단계	내부 스키마	• 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법을 정의함 • 레코드 구조, 필드의 크기, 레코드 접근 경로(index) 등 • 데이터베이스 하나에 한 개만 존재함

 

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💡 사상/매핑(mapping)

스키마 사이의 대응 관계

위 세 가지 유형의 스키마 모두 같은 데이터베이스를 표현하기 때문에 이들 사이에 유기적인 대응 관계가 성립해야 한다. 외부 스키마와 개념 스키마, 개념 스키마와 내부 스키마 사이에 대응 관계가 미리 정의되어 있어야 외부 단계의 일반 사용자가 내부 단계의 물리적 저장 장치에 있는 데이터에 접근할 수 있다. 이러한 스키마 간 대응 관계를 사상 또는 매핑(mapping)이라고 한다.

외부/개념 사상	• 외부 스키마와 개념 스키마의 대응 관계를 정의  • 응용 인터페이스(application interface)
개념/내부 사상	• 개념 스키마와 내부 스키마의 대응 관계를 정의  • 저장 인터페이스(storage interface)

 

📍 데이터 독립성(data independency)

하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는 특성

데이터 독립성이 실현되면 하위 스키마가 변경되어도 관련된 사상 정보만 수정하면 상위 스키마가 영향을 받지 않는다.

• 논리적 데이터 독립성: 개념 스키마가 변경 되어도 외부 스키마가 영향을 받지 않는 것. 외부 스키마의 사용자가 전체 데이터베이스의 논리적 구조가 변경되었음을 알 필요가 없다는 것을 의미함
• 물리적 데이터 독립성: 내부 스키마가 변경 되어도개념 스키마가 영향을 받지 않는 것. 

 

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💡 데이터 사전(=시스템 카탈로그)

스키마, 사상 정보, 제약 조건 등 메타 데이터(meta data)를 저장하는 곳

데이터베이스에 저장된 데이터를 정확하고 효율적으로 이용하기 위해서는 데이터 사전에 저장된 메타 데이터를 참고해야 한다. 데이터 사전도 메타 데이터를 저장하는 일종의 데이터베이스이기 때문에, 시스템 데이터베이스라고도 한다.

데이터 사전은 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성하고 유지한다. 데이터베이스 관리 시스템과 사용자 모두 접근할 수 있으나, 사용자는 데이터 사전을 수정할 수 없다. 

 

데이터 디렉터리는 데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보를 관리한다. 데이터 사전과 달리 사용자는 데이터 디렉터리에 접근할 수 없고 오직 시스템만 데이터 디렉터리에 접근할 수 있다.

 

 

 

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Reference

• 김연희, 데이터베이스 개론 제2판, 한빛 아카데미, 2019.