[DB 기초] 1-1. 관계형 데이터베이스(RDBMS)

1. 관계형 데이터베이스(RDBMS, Relational Database Management System)

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1.1 정의

- 데이터를 표 형태로 저장, 관계를 정의한 시스템

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1.2 구성(행렬 + 관계 + Fiexd Schema)

• 2차원(행렬) 구조 데이터에 각 요소 간의 관계(Relation)를 기반으로 데이터의 종속성을 표현
  1) 데이터는 테이블이라는 2차원 배열 형식(행렬)으로 저장
  2) 복잡한 다차원 데이터를 다수의 2차원 Entity(테이블)에 분할
  3) 고정된 Column의 정의에 맞게 데이터 적재(Fiexd Schema)
  
  
• Fiexd Schema를 이용하여
  - ORM 형성 :: 관계형(DB - 2차원 구조 데이터) + 객체 지향(Application - 트리 구조 객체데이터)
  - 자체 쿼리 최적화 :: Parsing → Query Plan → Query Optimization // 빠른 분류, 정렬, 탐색
  
  
• 구조적 단점 :: 스키마 수정이 어려우며, 수평적 확장에 대한 한계
  ==> 수평적 확장 시, Guaranteed Consistency의 보장을 위해 대기 시간이 긺 

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1.3 목적

:: 데이터 무결성, 일관성 (Integrity, Consistency)을 보장
:: 고신뢰성(High Reliability)을 보장

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1.4 RDBMS, SQL의 종류

:: 관계형 데이터베이스는 정형화된 2차원(행렬) 데이터 구성을 갖기에, 수많은 RDBMS 종류가 있어도 쿼리만 다르다

• 쿼리가 다름 == 쿼리 문법이나 쿼리 수행 시 최적화 방식이 다르다
  - 쿼리 문법 :: 표준 ANSI SQL 문법을 기반으로 DBMS 각자 독자적인 기능을 위한 다양한 SQL Dialect
  - 쿼리 수행 시 최적화 방식 :: Query Optmization, 어떻게 적은 탐색 비용으로 더 빠르게 결과 반환할지
  - 방법 비교 ::  (Procedural Language) PL/SQL (Oracle), PL/pgSQL (PostgresQL), T-SQL (MS-SQL) 등

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2. 특징

1. 데이터의 정규화

2. SQL을 통한 데이터 조작

3. 트랜잭션 처리(ACID - compaliant 준수)

4. Guaranteed Consistency(데이터의 일관성 보장 - Pessimistic Lock)

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2.1 트랜잭션의 특징(ACID)

:: DBMS에서는 Operation(Query) 수행 시마다 트랜잭션을 생성 및 활용

항목	내용
1. 원자성 / Atomicity	트랜잭션 내의 모든 작업이 완료 or 아예 취소
2. 일관성 / Consistency	트랜잭션이 실행되기 전과 후에 데이터가 일관된 상태를 유지 -> 데이터 저장 시, 모든 제약 조건에 만족 -> 데이터 조작 시, 최신 값 반영
3. 격리성 / Isolation	각 트랜잭션은 다른 트랜잭션의 영향을 받지 않고 독립적으로 실행
4. 지속성 / Durability	트랜잭션이 성공적으로 종료되면 그 결과는 영구적으로 저장 -> 로그 및 백업을 통한 보완

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2.1.1 격리성에서의 격리 레벨

• Isolation Level (격리 수준) 을 통해 독립(고립)의 정도를 정의
  - 데이터베이스 :: 데이터베이스에 기본 설정 + 쿼리마다 세부 설정 가능
  - 어플리케이션 :: 쿼리마다 세부 설정 가능 (DB 호출 함수에 각각에 대해, Spring JPA)

Isolation Level	독립의 정도에 대한 정의
0 Level : Read Uncommitted	-에러 Dirty Read 발생
1 Level : Read Committed	-에러 Non-Repeatable Read 발생
2 Level : Repeatable Read	- 에러 Phantom Read 발생
3 Level : Serializable	- 에로 발생 X, 시간(성능) 하락
위배 시 “Could not serialize access due to concurrent update” 발생

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2.2 Guarnteed Consistency / Pessimistic Lock

:: DB가 데이터의 일관성을 보장하는 방법

:: DB built-in lock - 개발자나 애플리케이션에서 비일관적인 데이터(Inconsistent)를 DB가 알아서 관리

•  Pessimistic Lock
  :: Pessimistic Concurrency Control(비관적 동시성 제어)의 일환
  :: DB가 특정 데이터 수정 시, Lock으로 다른 트랙잭션의 접근을 제한
  :: 경쟁 조건(Race Condition) or 데이터 충돌 방지

- 경쟁 조건(Race Condition) 

:: 2개 이상의 스레드가 공유 데이터에 엑세스하여 동시 변경할 때, 발생하는 문제

:: 갱신 전에 값에 대한 수정 / 읽기 등을 통해 실제 갱신 값에 대한 누락 발생 

 

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참고

ASAC 수업자료 

 

읽어보기

Guarnteed Consistency

[동시성] DataBase Concurrency Controll(Pessimistic, Optimistic, Named Lock)

 

Pessimistic Lock

 

[database] 낙관적 락(Optimistic Lock)과 비관적 락(Pessimistic Lock)

 

RDBMS, SQL의 종류별 차이

Exploring SQL Dialects: A Guide to Popular Database Management Systems