정보 처리 기사 실기 7. SQL 응용 - 데이터베이스 기본

● 트랜잭션의 개념

인가받지 않은 사용자로부터 데이터를 보장하기 위해 DBMS가 가져야 하는 특성이자, 데이터베이스 시스템에서 하나의 논리적 기능을 정상적으로 수행하기 위한 작업의 기본 단위이다.

 

● 트랜잭션의 특성

특성	설명	주요기법
원자성 (Atomicity)	· 분해가 불가능한 작업의 최소단위 · 연산 전체가 성공 또는 실패 · 하나라도 실패할 경우 전체가 취소되어야하는 특성	· Commit/Rollback · 회복성 보장
일관성 (Consistency)	· 트랜잭션이 실행 성공 후 항상 일관된 데이터베이스 상태를 보존해야하는 특성	· 무결성 제약조건 · 동시성 제어
격리성 (Isolation)	· 트랜잭션 실행 중 생성하는 연산의 중간 결과를 다른 트랜잭션이 접근 불가한 특성	· Read Uncommitted · Read Committed · Repeatable read · Serializable
영속성 (Durability)	· 성공이 완료된 트랜잭션의 결과는 영속적으로 데이터베이스에 저장하는 특성	· 회복기법

 

● 트랜잭션 제어

트랜잭션 제어언어는 TCL(Transaction Control Language)이라고 하며 트랜잭션의 결과를 허용하거나 취소하는 목적으로 사용되는 언어를 지칭한다.

명령어	핵심	설명
커밋(COMMIT)	트랜잭션 확정	트랜잭션을 메모리에 영구적으로 저장하는 명령어
롤백(ROLLBACK)	트랜잭션 취소	트랜잭션 내역을 저장 무효화시키는 명령어
체크포인트(CHECKPOINT)	저장 시기 설정	ROLLBACK을 위한 시점을 지정하는 명령어

 

● 병행 제어(일관성 주요 기법)의 개념

병행 제어는 다수 사용자 환경에서 여러 트랜잭션을 수행할 때, 데이터베이스 일관성 유지를 위해 상호작용을 제어하는 기법이다.

 

● 병행 제어의 목적

· 데이터베이스의 공유를 최대화한다.

· 시스템의 활용도를 최대화한다.

· 데이터베이스의 일관성을 유지한다.

· 사용자에 대한 응답시간을 최소화한다.

 

● 병행 제어 미보장 시 문제점

문제점	설명
갱신 손실 (Lost Update)	먼저 실행된 트랜잭션의 결과를 나중에 실행된 트랜잭션이 덮어쓸 때 발생하는 오류
현황 파악오류 (Dirty Read)	트랜잭션의 중간 수행 결과를 다른 트랜잭션이 참조하여 발생하는 오류
모순성 (Inconsistency)	두 트랜잭션이 동시에 실행되어 데이터베이스의 일관성이 결여되는 오류
연쇄복귀 (Cascading Rollback)	복수의 트랜잭션이 데이터 공유 시 특정 트랜잭션이 처리를 취소할 경우 트랜잭션이 처리한 곳의 부분을 취소하지 못하는 오류

 

● 병행 제어 기법의 종류

기법	설명
로킹 (Locking)	· 같은 자원을 액세스하는 다중 트랜잭션 환경에서 DB의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 트랜잭션의 순차적 진행을 보장하는 직렬화 기법 · 데이터베이스, 파일, 레코드 등은 로킹 단위가 될 수 있음 · 로킹 단위가 작아지면 데이터베이스 공유도가 증가 · 로킹 단위가 작아지면 로킹 오버헤드가 증가 · 한꺼번에 로킹할 수 있는 객체의 크기를 로킹 단위라고 함
낙관적 검증	· 트랜잭션이 어떠한 검증도 수행하지 않고 일단 트랜잭션을 수행하고 트랜잭션 종료 시 검증을 수행하여 데이터베이스에 반영하는 기법
타임 스탬프 순서 (Time Stamp Ordering)	· 트랜잭션과 트랜잭션이 읽거나 갱신한 데이터에 대해 트랜잭션이 실행을 시작하기 전에 타임 스탬프를 부여하여 부여된 시간에 따라 트랜잭션 작업을 수행하는 기법
다중버전 동시성 제어 (MVCC; Multi Version Concurrency Control)	· 트랜잭션의 타임스탬프와 접근하려는 데이터의 타임스탬프를 비교하여 직렬가능성이 보장되는 적절한 버전을 선택하여 접근하도록 하는 기법

 

● 데이터베이스 고립화 수준(격리성 주요 기법) 개념

고립화 수준은 다른 트랜잭션이 현재의 데이터에 대한 무결성을 해치지 않기 위해 잠금을 설정하는 정도이다.

 

● 고립화 수준 종류

수준	설명
Read Uncommitted	· 한 트랜잭션에서 연산(갱신) 중인(아직 커밋되지 않은) 데이터를 다른 트랜잭션이 읽는 것을 허용하는 수준 · 연산(갱신) 중이 데이터에 대한 연산은 불허
Read Committed	· 한 트랜잭션에서 연산(갱신)을 수행할 때, 연산이 완료될 때까지 연산 대상 데이터에 대한 읽기를 제한하는 수준 · 연산이 완료되어 커밋된 데이터는 다른 트랜잭션이 읽는 것을 허용
Repeatable Read	· 선행 트랜잭션이 특정 데이터를 읽을 때, 트랜잭션 종료 시까지 해당 데이터에 대한 갱신·삭제를 제한하는 수준
Serializable Read	· 선행 트랜잭션이 특정 데이터 영역을 순차적으로 읽을 때, 해당 데이터 영역 전체에 대한 접근 제한하는 수준

 

● 회복 기법(영속성 주요 기법) 개념

회복 기법은 트랜잭션을 수행하는 도중 장애로 인해 손상된 데이터베이스를 손상되기 이전의 정상적인 상태로 복구시키는 작업이다.

 

● 회복 기법 종류

기법	설명
로그 기반 회복 기법	· 지연 갱신 회복 기법과 즉각 갱신 회복 기법이 있음 · 지연 갱신 회복 기법 : 트랜잭션이 완료되기 전까지 데이터베이스에 기록하지 않는 기법 · 즉각 갱신 회복 기법 : 트랜잭션 수행 중 갱신 결과를 바로 DB에 반영하는 기법
체크 포인트 회복 기법 (Checkpoint Recovery)	· 장애 발생 시 검사점 이후에 처리된 트랜잭션에 대해서만 장애 발생 이전의 상태로 복원시키는 회복기법
그림자 페이징 회복 기법 (Shadow Paging Recovery)	· 데이터베이스 트랜잭션 수행 시 복제본을 생성하여 데이터베이스 장애 시 이를 이용해 복구하는 기법

 

● 데이터 정의어(DDL; Data Definition Language) 개념

데이터 정의어는 데이터를 정의하는 언어로서 '데이터를 담는 그릇을 정의하는 언어'이다. 테이블과 같은 데이터 구조를 정의하는 데 사용되는 명령어들로 특정 구조를 생성, 변경, 삭제, 이름을 바꾸는 데이터 구조와 관련된 명령어들을 데이터 정의어라고 부른다.

 

● DDL의 대상

DDL 대상	설명
도메인 (Domain)	· 하나의 속성이 가질 수 있는 원자값들의 집합 · 속성의 데이터 타입과 크기, 제약조건 등의 정보
스키마 (Schema)	· 데이터베이스의 구조, 제약조건 등의 정보를 담고 있는 기본적인 구조 · 스키마는 외부/개념/내부 3계층으로 구성되어 있음
	외부 스키마 (External Schema)	· 사용자나 개발자의 관점에서 필요로 하는 데이터베이스의 논리적 구조 · 사용자 뷰를 나타냄 · 서브 스키마로 불림
	개념 스키마 (Conceptual Schema)	· 데이터베이스의 전체적인 논리적 구조 · 전체적인 뷰를 나타냄 · 개체 간의 관계, 제약조건, 접근 권한, 무결성, 보안에 대해 정의
	내부 스키마 (Internal Schema)	· 물리적 저장장치의 관점에서 보는 데이터베이스 구조 · 실제로 데이터베이스에 저장될 레코드의 형식을 정의하고 저장 데이터 항목의 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 등을 표현
테이블 (Table)	· 데이터 저장 공간
뷰 (View)	· 하나 이상의 물리 테이블에서 유도되는 가상의 테이블
인덱스 (Index)	· 검색을 빠르게 하기 위한 데이터 구조

 

● 테이블(Table)의 개념

테이블은 데이터를 저장하는 항목인 필드(Field)들로 구성된 데이터의 집합체이다. 하나의 DB 내에 여러개의 테이블로 구성될 수 있고 릴레이션(Relation) 혹은 엔티티(Entity)라고도 불린다.

 

● 테이블 관련 용어

용어	설명
튜플(Tuple) / 행(Row)	· 테이블 내의 행을 의미하며 레코드(Record)라고도 함 · 튜플은 릴레이션(Relation)에서 같은 값을 가질 수 없음
애트리뷰트(Attribute) / 열(Column)	· 테이블 내의 열을 의미 · 열의 개수를 디그리(Degree)라고 함
식별자(Identifier)	· 여러 개의 집합체를 담고 있는 관계형 데이터베이스에서 각각의 구분 할 수 있는 논리적인 개념
카디널리티(Cardinality)	· 튜플(Tuple)의 개수
차수(Degree)	· 애트리뷰트(Attribute)의 개수
도메인(Domain)	· 하나의 애트리뷰트가 취할 수 있는 같은 타입의 원자값들의 집합

 

● 뷰(View)의 개념

뷰는 논리 테이블로서 사용자에게(생성 관점 아닌 사용 관점에서) 테이블과 동일하다. 뷰는 하나의 물리 테이블로부터 생성 가능하며, 다수의 테이블 또는 다른 뷰를 이용해 만들 수 있다. 뷰와 같은 결과를 만들기 위해 조인 기능을 활용할 수 있으나 뷰가 만들어져 있다면 사용자는 조인 없이 하나의 테이블을 대상으로 하는 단순한 질의어를 사용할 수 있다.

 

● 뷰의 특징

특징	설명
논리적 데이터 독립성 제공	데이터베이스에 영향을 주지 않고 애플리케이션이 원하는 형태로 데이터에 접근 가능
데이터 조작 연산 간소화	애플리케이션이 원하는 형태의 논리적 구조를 형성하여 데이터 조작 연산을 간소화
보안기능(접근제어) 제공	특정 필드만을 선택해 뷰를 생성할 경우 애플리케이션은 선택되지 않은 필드의 조회 및 접근 불가
뷰 변경 불가	뷰 정의는 ALTER 문을 이용하여 변경할 수 없음

 

● 뷰의 목적

뷰를 사용하는 주된 이유는 단순 질의어를 사용할 수 있기 때문이다. FROM 절에 있는 하나의 뷰를 통해 뷰를 구성하는 복수의 테이블을 대체하는 단순성에 그 의의가 있다. 테이블의 중요 데이터 일부만을 제공할 수 있는 장단점이 있다.

 

● 뷰의 장점과 단점

구분	장/단점	설명
장점	논리적 독립성 제공	· 뷰는 논리 테이블(테이블의 구조가 변경되어도 뷰를 사용하는 응용 프로그램은 변경하지 않아도 됨)
	사용자 데이터 관리 용이	· 복수 테이블에 존재하는 여러 종류의 데이터에 대해 단순한 질의어 사용이 가능
	데이터 보안의 용이	· 중요 보안 데이터를 저장 중인 테이블에는 접근 불허 · 해당 테이블의 일부 정보만을 볼 수 있는 뷰에는 접근을 허용 · 보안 데이터에 대한 접근 제어 가능
단점	뷰 자체 인덱스 불가	· 인덱스는 물리적으로 저장된 데이터를 대상으로 하기에 논리적 구성인 뷰 자체는 인덱스를 가지지 못함
	뷰 정의 변경 불가	· 뷰의 정의를 변경하려면 뷰를 삭제하고 재생성
	데이터 변경 제약 존재	· 뷰의 내용에 대한 삽입, 삭제, 변경 제약이 있음

 

● 인덱스(Index)의 개념

인덱스는 데이터를 빠르게 찾을 수 있는 수단으로서 테이블에 대한 조회 속도를 높여 주는 자료 구조이다. 테이블의 특정 레코드 위치를 알려 주는 용도로 사용한다.

 

● 인덱스의 특징

· 기본 키(PK; Primary Key) 컬럼은 자동으로 인덱스가 생성된다.

· 연월일이나 이름을 기준으로 하는 인덱스는 자동으로 생성되지 않는다.

· 테이블의 컬럼에 인덱스가 없는 경우, 테이블의 전체 내용을 검색한다(테이블 전체 스캔; Table Full Scan).

· 인덱스가 생성되어 있을 때 데이터를 빠르게 찾을 수 있다(인덱스 범위 스캔; Index Range Scan).

· 조건절에 '='로 비교되는 컬럼을 대상으로 인덱스를 생성하면 검색 속도를 높일 수 있다.

 

● 인덱스 종류

유형	설명
순서 인덱스 (Ordered Index)	· 데이터가 정렬된 순서로 생성되는 인덱스 · B-Tree 알고리즘 활용(오름차순/내림차순 지정 가능)
해시 인덱스 (Hash Index)	· 해시 함수에 의해 직접 데이터에 키 값으로 접근하는 인덱스 · 데이터 접근 비용이 균일, 튜플(Row) 양에 무관
비트맵 인덱스 (Bitmap Index)	· 각 컬럼에 적은 개수 값이 저장된 경우 선택하는 인덱스 · 수정 변경이 적을 경우 유용(생년월일, 상품번호 등)
함수기반 인덱스 (Functional Index)	· 수식이나 함수를 적용하여 만든 인덱스
단일 인덱스 (Singled Index)	· 하나의 컬럼으로만 구성한 인덱스 · 주 사용 컬럼이 하나일 경우 사용
결합 인덱스 (Concatenated Index)	· 두 개 이상의 컬럼으로 구성한 인덱스 · WHERE 조건으로 사용하는 빈도가 높은 경우 사용
클러스터드 인덱스 (Clustered Index)	· 기본 키(PK) 기준으로 레코드를 묶어서 저장하는 인덱스 · 저장 데이터의 물리적 순서에 따라 인덱스가 생성 · 특정 범위 검색 시 유리함

 

● 인덱스 스캔 방식

구분	설명
인덱스 범위 스캔 (Index Range Scan)	인덱스 루트 블록에서 리프 블록까지 수직적으로 탐색한 후에 리프 블록을 필요한 범위만 스캔하는 방식
인덱스 전체 스캔 (Index Full Scan)	수직적 탐색 없이 인덱스 리프 블록을 처음부터 끝까지 수평적으로 탐색하는 방식
인덱스 단일 스캔 (Index Unique Scan)	수직적 탐색만으로 데이터를 찾는 스캔 방식
인덱스 생략 스캔 (Index Skip Scan)	선두 컬럼이 조건 절에 빠졌어도 인덱스를 활용하는 스캔방식

 

● DDL 명령어

구분	DDL 명령어	설명
생성	CREATE	데이터베이스 오브젝트를 생성하는 명령어
수정	ALTER	데이터베이스 오브젝트를 변경하는 명령어
삭제	DROP	데이터베이스 오브젝트를 삭제하는 명령어
	TRUNCATE	데이터베이스 오브젝트의 내용을 삭제하는 명령어

 

● 데이터 조작어(DML; Data Manipulation Language) 개념

데이터 조작어는 데이터베이스에 저장된 자료들을 입력, 수정, 삭제, 조회하는 언어이다.

 

● DML 유형

유형	동작	설명
SELECT	조회	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 조회
INSERT	삽입	테이블 내 칼럼에 데이터를 추가
UPDATE	갱신	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 수정
DELETE	삭제	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 삭제

 

● 데이터 제어어(DCL; Data Control Language) 개념

데이터 제어어는 데이터베이스 관리자가 데이터 보안, 무결성 유지, 병행 제어, 회복을 위해 관리자(DBA)가 사용하는 제어용 언어이다.

 

● DCL 유형

유형	동작	설명
GRANT	사용 권한 부여	관리자(DBA)가 사용자에게 데이터베이스에 대한 권한을 부여하는 명령어
REVOKE	사용 권한 취소	관리자(DBA)가 사용자에게 부여했던 권한을 회수하기 위한 명령어