💾 [CS] Database란?

데이터베이스(Database) 는 데이터를 구조적이고 체계적으로 저장하고 관리하는 시스템입니다.
데이터베이스는 데이터를 쉽게 저장하고, 검색하고, 수정하고, 삭제할 수 있도록 설계된 소프트웨어 시스템입니다.
주로 다수의 사용자 또는 애플리케이션이 동시에 데이터를 효율적으로 사용할 수 있도록 지원합니다.

1️⃣ 데이터베이스의 주요 특징.

1. 데이터 저장.

• 데이터베이스는 데이터를 테이블 형식으로 구조화하여 저장합니다.
• 테이블을 행(row), 열(column)로 구성되며, 각 행은 데이터의 한 레코드를 나타내고, 열은 데이터의 속성을 나타냅니다.

2. 데이터 관리.

• 데이터베이스는 데이터를 삽입, 수정, 삭제, 검색하는 기능을 제공합니다.
  • 이 과정에서 데이터의 일관성, 무결성, 보안이 보장되도록 관리됩니다.

3. 데이터 무결성

• 데이터베이스는 데이터의 정확성과 일관성 을 유지하기 위한 다양한 규칙과 제약 조건을 지원합니다.
  • 예를 들어, 중복되지 않는 데이터를 보장하거나, 외부 테이블과의 참조 관계를 유지할 수 있습니다.

4. 동시성 제어.

• 여러 사용자가 동시에 데이터에 접근할 때, 데이터베이스는 동시성 제어 기능을 통해 여러 사용자가 데이터를 안전하게 읽고 쓸 수 있도록 합니다.

5. 데이터 보안.

• 데이터베이스는 사용자가 특정 데이터에 접근하거나 수정할 수 있는 권한을 설정하여 데이터를 보호합니다.
  • 이를 통해 민감한 정보는 허가된 사용자만 접근할 수 있도록 할 수 있습니다.

6. 백업 및 복구.

• 데이터베이스는 데이터 손실을 방지하기 위해 백업 및 복구 기능을 지원합니다.
• 시스템 장애나 오류가 발생하더라도 데이터가 복구될 수 있도록 설계됩니다.

2️⃣ 데이터베이스의 종류.

1. 관계형 데이터베이스(Relational Database, RDBMS)

관계형 데이터베이스는 데이터를 테이블 형태로 저장하며, 테이블 간의 관계를 설정할 수 있는 데이터베이스입니다.
각 테이블은 고유한 Primary Key(기본 키) 를 통해 다른 테이블과 연결됩니다.
관계형 데이터베이스에서는 SQL(Structured Query Language) 를 사용하여 데이터를 관리합니다.

• 예시: MySQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server, SQLite 등
• 특징
  • 데이터를 테이블 형태로 저장하며, 행(row) 과 열(cloumn) 로 구성됩니다.
  • SQL을 사용하여 데이터를 조회하고 조작합니다.
  • 데이터 무결성을 보장하기 위한 제약 조건(Primary Key, Foreign Key 등)을 지원합니다.
• 예시:

    CREATE TABLE User (
        id INT PRIMARY KEY,
        name VARCHAR(100),
        email VARCHAR(100) UNIQUE
    );
      
    INSERT INTO Users (id, name, email) VALUES (1, 'Kobe', 'kobe@example.com');
      
    SELECT * FROM Users;
  

2. NoSQL 데이터베이스 (Not Only SQL)

NoSQL 데이터베이스는 비정형 데이터 또는 반정형 데이터를 저장하는 데 적합한 데이터베이스로, 유연한 스키마와 확장성을 강조합니다.
NoSQL 데이터베이스는 다양한 유형의 데이터 모델(문서, 키-값 그래프 등)을 사용하여 데이터를 저장할 수 있습니다.

• 예시: MongoDB, Cassandra, Redis, Couchbase, Neo4j 등
• 특징
  • 비정형 데이터나 대규모 데이터를 처리하는 데 적합합니다.
  • 데이터 스키마가 고정되지 않아 유연한 데이터 구조를 지원합니다.
  • 고속 읽기/쓰기와 높은 확장성을 제공합니다.
• 문서형 데이터베이스(MongoDB 예시)

  {
    "_id": 1,
    "name": "Kobe",
    "email": "kobe@example.com"
  }
  

• 키-값 데이터베이스 (Redis 예시)

  SET "name" "Kobe"
  GET "name"
  

3. 클라우드 데이터베이스

클라우드 데이터베이스는 클라우드 환경에서 호스팅되는 데이터베이스로, 사용자가 직접 하드웨어를 관리할 필요 없이 클라우드 서비스 제공자가 데이터베이스를 관리합니다.

클라우드 데이터베이스는 필요에 따라 자원을 확장할 수 있고, 높은 가용성과 자동 백업 등의 장점을 제공합니다.

• 예시: Amazon RDS, Google Clould SQL, Microsoft Azure SQL Database, MongoDB Atlas 등

4. 그래프 데이터베이스

그래프 데이터베이스는 데이터 간의 관계를 노트(Node)와 엣지(Edge)로 표현하여 저장하는 데이터베이스입니다.
복잡한 관계를 효율적으로 표현하고 탐색할 수 있기 때문에, 소셜 네트워크, 추천 시스템 등에서 자주 사용됩니다.

• 예시: Neo4j, ArangoDB, Amazon Neptune
• 특징
  • 데이터를 그래프 구조로 표현하여 복잡한 관계를 효율적으로 관리합니다.
  • 데이터 간의 관계를 중점적으로 처리하는 데 유리합니다.

3️⃣ 데이터베이스의 기본 개념.

1. 테이블(Table)

• 관계형 데이터베이스에서 데이터를 저장하는 기본 단위입니다.
• 테이블은 행(row)과 열(column)로 구성되며, 각 행은 개별 데이터 레코드를 나타내고, 열은 데이터의 속성을 나타냅니다.

2. 열(Column)

• 테이블에서 각 열은 데이터를 설명하는 속성입니다.
  • 예를 들어, 사용자 테이블에서 열은 이름(name), 이메일(email) 같은 속성일 수 있습니다.

3. 행(Row)

• 테이블에서 각 행은 데이터의 한 레코드(인스턴스)를 나타냅니다.
  • 예를 들어, 사용자 테이블에서 행은 개별 사용자 정보를 나타냅니다.

4. 기본 키(Primary Key)

• 테이블에서 각 행을 고유하게 식별할 수 있는 값입니다.
• Primary Key는 테이블에서 중복되지 않는 값을 가져야 하며, 각 레코드가 고유하게 구분될 수 있도록 합니다.

5. 외래 키(Foreign Key)

• 테이블 간의 관계를 정의할 때 사용되는 키입니다.
• 한 테이블의 열이 다른 테이블의 기본 키를 참조하는 방식으로 두 테이블을 연결합니다.

6. SQL(Structured Query Language)

• 관계형 데이터베이스에서 데이터를 저장, 조회, 수정, 삭제하기 위해 사용하는 표준 언어입니다.
• SQL을 사용하면 데이터베이스에 명령을 전달하여 원하는 작업을 수행할 수 있습니다.

SQL의 주요 명령어

• SELECT: 데이터를 조회합니다.

SELECT * FROM Users;

• INSERT: 데이터를 삽입합니다.

INSERT INTO Users (name, email) VALUES ('Kobe', 'kobe@example.com');

• UPDATE: 데이터를 수정합니다.

UPDATE Users SET email = 'new_email@example.com' WHERE id = 1;

• DELETE: 데이터를 삭제합니다.

DELETE FROM Users WHERE id = 1;

4️⃣ 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)

DBMS(Database Management System) 는 데이터베이스를 관리하고, 데이터의 저장, 수정, 삭제, 검색을 지원하는 소프트웨어 시스템입니다.

DBMS는 데이터의 무결성, 보안, 동시성 제어를 보장하고, 다수의 사용자가 효율적으로 데이터를 관리할 수 있도록 도와줍니다.

DBMS의 역할.

1. 데이터 저장 및 관리.

• 데이터를 체계적으로 저장하고, 관리하며, 필요한 데이터를 빠르게 검색할 수 있습니다.

2. 데이터 무결성 보장.

• 데이터의 정확성과 일관성을 유지합니다.
• 중복 데이터 방지, 외래 키 제약 등을 사용하여 데이터의 무결성을 보장합니다.

3. 보안 관리.

• 사용자별로 접근 권한을 부여하고, 데이터 접근을 제어합니다.

4. 동시성 제어.

• 여러 사용자가 동시에 데이터에 접근할 때, 데이터의 일관성을 유지하면서 동시성을 관리합니다.

5. 트랜잭션 관리.

• 트랜잭션이 성공적으로 완료될 때마 데이터를 반영하고, 실패할 경우 데이터를 원래 상태로 복구합니다.

5️⃣ 데이터베이스의 활용 사례.

1. 웹 애플리케이션.

• 사용자 정보, 제품 정보, 게시글 등을 저장하는 데 사용합니다.
  • 예를 들어, 전자상거래 사이트에서 상품 정보와 주문 데이터를 저장하고 관리합니다.

2. 은행 시스템.

• 금융 거래 데이터를 안전하게 저장하고 관리하며, 트랜잭션을 통해 정확성을 보장합니다.

3. 병원 정보 시스템.

• 환자 정보, 진료 기록, 처방전을 저장하고 관리하는 데 사용됩니다.

4. 소셜 네트워크.

사용자 간의 관계를 저장하고, 뉴스피드, 메시지 등의 데이터를 관리합니다.

6️⃣ 요약.

• 데이터베이스(Database) 는 데이터를 체계적으로 저장하고 관리하는 시스템입니다.
• 데이터를 저장하고, 검색하고, 수정하고, 삭제하는 기능을 제공하며, 주로 관계형 데이터베이스(RDBMS)와 NoSQL 데이터베이스로 구분됩니다.
• 데이터베이스는 효율적인 데이터 관리, 데이터 무결성, 동시성 제어, 보안 등의 기능을 제공하며, 다양한 애플리케이션에서 핵심적으로 사용됩니다.