Fundamentals of Database Systems R. A. Elmasri and S. B. Navathe

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1 Fundamentals of Database Systems R. A. Elmasri and S. B. Navathe
제 1 장 데이터베이스와 데이터베이스 사용자 Fundamentals of Database Systems R. A. Elmasri and S. B. Navathe © 2005 황규영 홍의경 음두헌 박영철 김진호 조완섭

2 Fundamentals of Database Systems
내 용 1.1 개요 1.2 데이터베이스의 예 1.3 데이터베이스의 특징 1.4 데이터베이스 사용자의 분류 1.5 Database 무대 뒤의 사람들 1.6 DBMS의 기능 1.7 데이터베이스 사용의 효과 1.8 데이터베이스를 사용하지 않아도 좋은 경우 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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어떤 정보가 필요할까? 은행 예금/출금 호텔/비행기 예약 도서 검색 상품 검색 이 정보를 어떻게 관리할까? Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.1 개요 1.1 개 요 데이터 (data) 의미를 가지면서 기록될 수 있는 알려진 사실 작은 세계(mini-world) 데이터베이스 구축의 대상이 되는 실세계의 일부분 데이터베이스 (database) 관련 있는 데이터의 모임 – 실세계의 표현, 의미, 목적 데이터베이스 관리 시스템 (DBMS) 데이터베이스의 생성과 관리를 담당하는 소프트웨어 패키지 대표적 기능: 정의, 생성, 조작, 공유, 보호, 유지보수 데이터베이스 시스템 (Database System) Database와 그를 관리하는 소프트웨어 (DBMS, 응용 프로그램) 모두를 칭하는 용어 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.1 개요 사용자/프로그래머 데이터베이스 시스템 응용프로그램/질의 DBMS 질의/프로그램을 수행하는 SW + 디스크를 접근하는 SW 메타 데이터 데이터베이스 [그림 1.1 ] 데이터베이스 시스템 환경 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.2 데이터베이스의 예 대학교 정보 데이터베이스 예제 – 엔티티와 관계의 집합 1. 엔티티 STUDENT (학생) COURSE (과목) (COURSE의) SECTION (강좌) DEPARTMENT (학과) INSTRUCTOR (강사) 2. 엔티티 사이의 관계 SECTION은 특정 COURSE에 속한다. STUDENT는 SECTION에 참가한다. COURSE는 선수 COURSE가 있다. INSTRUCTOR는 SECTION을 강의한다. COURSE는 DEPARTMENT에서 제공한다. STUDENT는 DEPARTMENT를 전공한다. Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.2 데이터베이스의 예 STUDENT Name Smith Brown StudentNumber 17 18 Class 1 2 Major COSC COURSE CourseName Intro to Computer Science Data Structures Discrete Mathematics Database Course Number COSC1310 COSC3320 MATH2410 COSC3380 CreditHours 4 3 Department COSC MATH SECTION SectionIdentifier 85 92 102 112 119 135 Course Number MATH2410 COSC1310 COSC3320 COSC3380 Semester Fall Spring Year 91 Instructor King Anderson Knuth Chang Stone [그림 1.2] 대학교 데이터베이스의 예 Ch1 Fundamentals of Database Systems

8 1.2 데이터베이스의 예 [그림 1.2 ] 대학교 데이터베이스의 예 (cont.) Ch1
1.2 데이터베이스의 예 GRADE_REPORT StudentNumber 17 8 SectionIdentifier 112 119 85 92 102 135 Grade B C A PREREQUISITE CourseNumber COSC3380 COSC3320 PrerequisiteNumber MATH2410 COSC1310 [그림 1.2 ] 대학교 데이터베이스의 예 (cont.) Ch1 Fundamentals of Database Systems

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종래의 자료처리시스템의 문제점 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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문제점 해결을 위한 DBMS의 이용 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.3 데이터베이스의 특징 데이터베이스 시스템의 자기 기술성(self-describing) Database 카탈로그(catalog: Data Dictionary)에는 메타 데이터 (meta-data)가 저장되어 있으며, 이를 이용하여 하나의 DBMS가 다수의 데이터베이스를 관리할 수 있음 메타 데이터 (meta-data) : 데이터베이스에 대한 정보 프로그램과 데이터의 분리 데이터베이스 내의 데이터 저장 구조가 변경되어도 Database 응용 프로그램은 영향을 받지 않는 (변경될 필요가 없는) 성질 프로그램과 데이터의 독립성(program-data independence)을 높임 데이터 추상화 데이터 모델(data model)을 사용함으로써 저장 구조의 자세한 내용은 사용자로부터 은닉시키고 각자의 요구에 맞는 개념적인 뷰(conceptual view)만을 제공함 데이터에 대한 다양한 뷰 제공 사용자는 전체 데이터베이스 보다는 관심이 있는 데이터베이스의 일부를 뷰로 정의할 수 있음 Ch1 Fundamentals of Database Systems

12 1.3 데이터베이스의 특징 데이터베이스 뷰에 대한 예 : Student Section Grade_Report
1.3 데이터베이스의 특징 데이터베이스 뷰에 대한 예 : (a) Student Section Grade_Report TRANSCRIPT StudentNAME Smith Brown Course Number MATH2410 COSC1310 COSC3320 COSC3380 Grade C B A Semester Fall Spring Year 92 91 SectionId 119 112 85 92 102 135 (b) Course Prerequiste PREREQUISITES Prerequisites COSC3320 MATH2410 COSC1310 CourseName Database Data Structures CourseNumber 3380 3320 [그림 1.4] 그림 1.2의 대학교 데이터베이스에 대한 두 가지 뷰 : (a) 학생의 성적 뷰 (b) 과목의 선수과목 뷰 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.4 데이터베이스 사용자의 분류 데이터베이스 관리자 ((database administrator, DBA) 데이터베이스 시스템의 관리를 책임진 사람 데이터베이스 설계자(database designer) 데이터베이스의 설계를 책임진 사람 최종 사용자(end users) 데이터베이스에 대하여 질의, 갱신, 보고서 작성 등을 담당하는 사람 캐주얼 사용자(casual end users): 비정기적인 데이터베이스 사용자 초보 사용자(parametric or naive users): 미리 일정한 용도로 작성된 프로그램을 사용하는 사용자; 은행 점원이나 여행사 예약 담당원 등 전문 사용자(sophisticated end users): 복잡한 응용을 개발하며, DBMS의 기능을 충분히 사용하는 전문가 시스템 분석가/응용 프로그래머(system analysts / application programmers) 초보 사용자를 위하여 잘 정의된 기능의 응용을 설계하고 구현하는 사람 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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DBMS 설계 및 구현자 DBMS 소프트웨어 자체를 설계하고 구현하는 업무를 담당하는 사람들 도구 개발자 데이터베이스를 사용하는 데에 필요한 도구들 (데이터베이스 설계 및 구축 도구, 성능 도구, 인터페이스 등)을 설계하고 구현하는 사람들 운영 및 유지 보수 요원 데이터베이스 시스템을 운영하는 데에 필요한 하드웨어 및 소프트웨어의 운영 및 유지 보수 담당 요원들 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.6 DBMS의 장점 데이터 중복의 최소화 및 통제된 data 중복성 제공 데이터 일치성 (consistency) 보장 및 메모리 낭비 방지 보안 기능 권한 없는 사용자의 데이터 접근을 통제 벡업과 복구 기능을 제공 다양한 사용자 인터페이스 제공 데이터 사이에 존재하는 복잡한 관계를 표현 데이터베이스의 무결성을 보장 동시성 제어 다 사용자 간의 데이터의 공유 및 동시 접근 보장 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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데이터 불일치와 제어된 중복 : 예 (a) GRADE_REPORT StudentNumber 17 8 StudentName Smith Brown SectionIdentifier 112 119 85 92 102 135 CourseNumber MATH2410 COSC1310 COSC3320 COSC3380 Grade B C A (b) GRADE_REPORT StudentNumber 17 StudentName Brown SectionIdentifier 112 CourseNumber MATH2410 Grade B [그림 1.5] 여러 화일에 데이터를 중복하여 저장하는 경우와 데이터 불일치 제어된 중복성: 성능을 위하여 GRADE_REPORT 화일에 StudentName과 CourseNumber를 포함시키고, 두 속성의 값이 Student에서의 두 속성값과 일치하도록 DBMS가 보장함 (b) 비제어된 중복성: 그림 1.2의 STUDENT 레코드와 불일치하는 GRADE_REPORT 레코드의 예 (17번 학생은 Brown이 아니라 Smith 임) Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.6 DBMS의 기능: 사용 효과 표준화된 데이터 관리 조직 내 모든 부서에서 표준화된 문서 관리로 업무 효율성 증대 데이터 구조 변경에 융통성 부여 데이터베이스 내의 자료 구조가 어떠한 이유로 변경되어도 사용자에 대한 영향은 거의 없음 응용 프로그램의 개발 시간 단축 응용 프로그램의 상당한 부분을 DBMS가 처리함 항상 최신의 정보를 제공 사용자 중에서 한 사람의 갱신으로 나머지 사람은 즉시 변경된 값을 접근가능 규모의 경제성 (economics of scale) 부서마다 다른 방식으로 자료를 관리하는 것보다 통합 DB로 관리하는 것이 전체적인 관점에서 저 비용임 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.7 데이터베이스 응용의 간략한 역사 데이터베이스를 사용한 응용개발 시작 계층 모델과 네트워크 모델 등은 60년대 중반부터 80년대까지 주류를 이루었고, 현재에도 종종 사용됨 – 변화수용에 대한 유연성 부족 관계형 데이터베이스를 통하여 응용 유연성 확대 관계형 모델은 70년대 소개 이후, IBM과 세계 각 대학에서 연구되고 검증되어 왔으며, 80년대에 들어서 상용 DBMS가 등장함 객체 지향 응용 요구 등장 OODBMS는 80년대에 소개되어 CAD와 같은 복잡한 데이터 처리 응용에 사용됨 전자 상거래(E-Commerce)를 위한 웹 상의 데이터 교환 필요성 등장 HTML을 이용한 새 응용이 등장했으며, 최근에는 XML이 전자상거래를 위한 데이터 저장 및 자료 교환의 새로운 표준으로 자리잡고 있음 최근, 새로운 응용을 위한 데이터베이스 능력 확장 요구 과학 응용, 이미지, 오디오, 비디오 저장 관리, 시공간 데이터 관리 기술 등 Ch1 Fundamentals of Database Systems

19 1.8 Database를 사용하지 않아도 좋은 경우
DBMS를 사용하면 비용이 높아짐 높은 초기 투자 비용과 추가적인 하드웨어 필요함 데이터의 보안, 동시성 제어, 회복, 무결성 조건 등의 기능이 필요하지 않은 응용 - 오버헤드가 됨 언제 DBMS가 불필요한가? 데이터베이스와 응용이 단순하고 잘 정의되어 있으며, 변경될 가능성이 적을 경우 DBMS 오버헤드로 인하여 엄격한 실시간 데이터 처리 요구사항을 만족시키기 힘든 경우 (최근 들어 이러한 경우 실시간 DBMS 활용 가능) 다 사용자 데이터 접근이 필요하지 않은 경우 Ch1 Fundamentals of Database Systems

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1.9 요 약 용어 정의 Database, DBMS, Database Systems 기존 화일 처리 시스템에 비하여 데이터베이스의 특징 카탈로그, 프로그램-데이터의 독립성, 프로그램-연산의 독립성, 데이터 추상화, 다중 뷰의 지원, 여러 트랜잭션 간의 데이터의 공유 데이터베이스 사용자의 분류 데이터베이스 관리자, 설계자, 최종 사용자, 시스템 분석가와 응용 프로그래머, DBMS 설계자 및 개발자, 데이터베이스 도구의 개발자, 운영자와 유지보수 인력 DBMS의 기능들 중복성 제어 및 권한 검사 프로그램 객체와 데이터 구조에 대한 지속성 기억 공간 제공 규칙을 사용한 추론과 수행 다중 사용자 인터페이스 제공 데이터 사이의 복잡한 관련성 표현 무결성 제약조건 처리, 백업과 회복 기능 기존 화일 처리 시스템에 비하여 데이터베이스의 장점 표준화 강화, 응용 개발 시간의 단축, 융통성 증가, 최신 정보를 즉시 이용, 규모의 경제성 Ch1 Fundamentals of Database Systems