데이터 베이스 개론 4

데이터베이스의 구조

2.1 스키마

스키마는 DB에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것이다.

 

이름은 한글로만, 주민번호는 정수로만, 전화번호는 하이픈 없이 등등 이 모든 내용이 스키마다.

데이터 구조와 제약조건을 정의한 모든 내용이 스키마다.

그리고 정의된 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값이 인스턴스다.

보통 스키마는 한번 정의되면 자주 변경되지 않지만, 인스턴스는 계속 변하는 특성이 있다. 이는 한번 지어진 집의 구조는 잘변하지 않지만 이사 등을 통해 사는 사람들이 계속 바뀌는 것과 같다.

 

2.2 3단계 데이터 베이스 구조

1. 외부단계
2. 개념단계
3. 내부단계

1. 외부단계는 개별 사용자 관점에서 바라보는 것

2. 개념단계는 조직 전체의 관점에서 바라보는 것

3. 외부 단계는 물리적인 저장 장치의 관점에서 바라보는 것

 

일반적으로 내부 단계에서 외부 단계로 갈수록 추상화 레벨이 높아진다. 3단계 데이터 베이스 구조를 통해 모든 데이터가 어떻게 저장되고 유지되는지와 관련된 복잡한 내용을 숨기고 필요한 데이터만 단순화한 외부 단계의 관점을 일반 사용자들에게 제공할 수 있다.

 

스키마

1.외부 스키마

외부 스키마는 각 사용자가 생각하는 DB의 모습인 논리적인 구조로, 사용자 마다 다르다.

DB하나에 외부 스키마가 여러 개 존재할 수 있고, 외부 스키마 하나를 사용 목적이 같은 사용자들이 공유할 수도 있다.

외부 스키마는 전체 DB 중 사용자가 관심을 가지는 일부분으로 볼 수 있어 서브 스키마 라고도 한다.

 

2. 개념 단계

개념 단계에서는 DB를 이용하는 사용자들의 관점을 통합하여, DB를 조직 전체의 관점에서 이해하고 표현한다.

DBMS나 DB관리자는 DB의 일부분이 아닌 전체 DB에 관심을 가지는데, 개념 단계에서는 데이터베이스 관리 시스템이나 관리자의 관점에서 모든 사용자에게 필요한 데이터를 통합한 전체 데이터베이스의 논리적 구조를 정의한다.

이를 개념 스키마 라고 한다.

 

개념 스키마는 조직 전체의 관점에서 생각하는 DB의 모습이며, 모든 사용자가 생각하는 DB의 모습을 하나로 합친 모습이다. 개념 스키마는 전체 DB에 어떤 데이터가 저장되는지, 데이터들 간에는 어떤 관계가 존재하고 어떤 제약조건이 존재하는지에 대한 정의뿐만 아니라, 데이터에 대한 보안 정책이나 접근 권한에 대한 정의도 포함

데이터를 물리적으로 저장하는 방법이나 데이터를 저장하는 저장 장치와는 독립적이다.

 

• DB하나에는 개념스키마가 하나만 존재한다.
• 각 사용자는 개념 스키마의 일부분을 사용한다.
• 외부스키마는 개념 스키마를 기초로 하여 이용목적에 맞게 만들어진것이다.
• 일반적으로 말하는 스키마는 개념 스키마

3. 내부단계

DB를 디스크나 테이프 같은 저장 장치의 관점에서 이해하고 표현한다.

내부 단계는 전체 DB가 저장장치에 실제로 저장되는 방법을 정의하며 이를 내부 스키마 라고 한다.

 

DB는 저장 장치에 파일 형태로 저장, 내부 스키마는

1. 파일에 데이터를 저장하는 레코드의 구조
2. 레코드를 구성하는 필드 크기
3. 인덱스를 이용한 레코드 접근 경로

등을 정의한다.

 

내부 스키마는 DB의 개념 스키마에 대한 물리적인 저장 구조를 표현하므로 하나의 DB에 하나만 존재한다.

 

2.3 데이터 독립성

 

데이터 독립성은 데이터 구조를 나누고 스키마를 유지하며 그 대응 관계를 정의하는 궁극적인 목적이다.

• 하위 스키마를 변경하더라도 상위 스키마가 영향을 받지 않는다.
• 논리 데이터 독립성과 물리적 데이터 독립성이 존재한다.

 

2.3.1 논리적 데이터 독립성

논리적 데이터 독립성은 개념 스키마가 변경되더라도 외부 스키마가 영향을 받지 않는 것

전체 DB의 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 대응관걔를 정의한것, 응용 인터페이스 라고도 함

개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마가 영향을 받지 않는다는 것은 결국 외부 스키마의 사용자가 전체 DB의 논리적 구조가 변경되었다는 사실을 알 필요가 없음을 의미.

 

2.3.2 물리적 데이터 독립성

내부 스키마가 변경되더라도 개념 스키마가 영향을 받지 않는 것. 결과적으로 외부 스키마도 영향을 받지 않는다.

 

DB의 저장 구조가 변경되어도 관련된 개념/내부 사상 정보만 적절히 수정해주면 직접적으로 관련이 없는 DB의 논리적 구조는 영향을 받지 않는다. 개념/내부 사상은 개념 스키마와 내부 스키마의대응 관계를 정의한것으로 저장 인터페이스 라고도 한다.

 

2.4 데이터 사전

DB는 조직 운영을 위해 필요한 실제 데이터를 저장하는데, 저장된 데이터를 올바르게 관리하고 이용하려면 필요한 부가 정보도 저장해야 한다. 대표적인 부가 정보가 *스키마와 사상 정보*다.

 

DB에 저장되는 데이터에 관한 정보를 저장하는 곳을 *데이터 사전* 또는 시스템 카탈로그 라고 한다.

데이터 사전은 일반 사전처럼 DB에 저장되어 있는 데이터를 정확하고 효율적으로 이용하기 위해 참고해야 되는 스키마, 사상 정보, 다양한 제약조건등을 저장하고 있다. 

 

DB에 저장되는 데이터에 관한 정보 이므로 데이터에 대한 데이터를 의미해* 메타 데이터*라고도 한다.

 

데이터 사전도 데이터를 저장하는 DB의 일종이기 때문에 *시스템 데이터베이스* 라고 한다.

그리고 이와 구별하기 위해 사용자가 실제로 이용하는 데이터가 저장되는 일반 데이터베이스를 사용자 데이터 베이스 라고도 한다.

• 데이터 사전 = 시스템 데이터베이스
• 일반 데이터 베이스 = 사용자 데이터 베이스

데이터 사전은 DBMS가 주로 접근하지만 일반 사용자도 접근할 수 있다. 단, DBMS는 데이터 사전에 내용을 새로 추가하거나 수정할 수 있는 반면, 사용자는 저장된 내용을 검색만 할 수 있다. 

 

데이터 사전에 있는 데이터에 실제로 접근하는 데 필요한 위치 정보는 *데이터 디렉토리* 라는 곳에서 관리한다.

데이터 사전과 데이터 디렉토리는 둘 다 시스템을 위한 DB라는 공통점이 있지만, 데이터 사전은 사용자가 접근할 수 있고 데이터 디렉토리는 시스템만 접근 할 수 있다는 차이가 있다.

• 데이터 사전 -> 사용자가 접근 가능
• 데이터 디렉토리 -> 시스템만 접근 가능