15.1. Lesson: 데이터베이스의 기초

PostgreSQL을 사용해보기 전에, 일반적인 데이터베이스 이론으로 기초를 다지도록 합시다. 어떤 예제 코드도 입력할 필요는 없습니다. 모든 코드는 오직 설명을 목적으로 합니다.

이 강의의 목표: 핵심적인 데이터베이스 개념들을 이해하기.

15.1.1. 데이터베이스란 무엇일까요?

데이터베이스는 하나 또는 그 이상의 용도로 쓰이는, 일반적으로 디지털 형태인, 데이터의 조직화된 집합으로 이루어진다. - 위키백과

DBMS(데이터베이스 관리 시스템)는 저장소, 접속, 보안, 백업 및 기타 기능을 제공하는, 데이터베이스를 조작하는 소프트웨어로 이루어진다. - 위키백과

15.1.2. 테이블

관계형 데이터베이스 및 플랫 파일 데이터베이스에서, 테이블이란 (명칭으로 식별되는) 수직 열과 수평 행의 모델을 사용해 조직된 데이터 요소(값)들의 집합이다. 테이블의 열은 지정된 개수이지만, 행은 무한대로 확장될 수 있다. 각 행은 후보 키라고 식별되는 특정 열 서브셋에 나타나는 값으로 식별된다. - 위키백과

 id | name  | age
----+-------+-----
  1 | Tim   |  20
  2 | Horst |  88
(2 rows)

SQL 데이터베이스에서는 테이블을 관계 라고도 합니다.

15.1.3. 열/필드

열이란 테이블의 각 행의 하나씩을 차지하는, 특정 단순형 데이터 값들의 집합이다. 열은 어떤 행들로 이루어지느냐에 따르는 구조를 제공한다. 필드라는 용어는 종종 열과 바꿔 쓰이기도 하지만, 많은 이들은 필드(또는 필드 값)을 한 행과 한 열의 교차 지점에 있는 단일 값을 특별히 지칭하는 용어라고 간주한다. - 위키백과

열 :

| name  |
+-------+
| Tim   |
| Horst |

필드 :

| Horst |

15.1.4. 레코드

레코드란 테이블의 행에 저장된 정보를 말합니다. 각 레코드는 테이블 안 각 열에 대한 필드를 차지하게 됩니다.

2 | Horst |  88  <-- one record

15.1.5. 데이터형

데이터형이란 열에 저장될 수 있는 정보의 유형을 제한한다. - Tim & Horst

여러 유형의 데이터형이 있습니다. 가장 흔히 쓰이는 데이터형에 대해 알아봅시다.

  • 문자열 - 자유 형식 텍스트 데이터를 저장

  • 정수 - 정수를 저장

  • 실수 - 소수를 저장

  • 날짜 - 아무도 잊지 않도록 Horst의 생일을 저장

  • 불 - 단순한 참/거짓 값을 저장

데이터베이스가 필드에 아무것도 저장하지 않도록 할 수도 있습니다. 필드에 아무것도 없을 경우, 필드의 내용을 ‘널’ 값 이라고 합니다.

insert into person (age) values (40);

select * from person;

결과 :

id | name  | age
----+-------+-----
 1 | Tim   |  20
 2 | Horst |  88
 4 |       |  40  <-- null for name
(3 rows)

더 많은 데이터형을 사용할 수 있습니다. PostgreSQL 매뉴얼을 살펴보세요!

15.1.6. 주소 데이터베이스 모델링

간단한 예제를 통해 데이터베이스가 어떻게 구성되는지 알아봅시다. 주소 데이터베이스를 생성하겠습니다.

15.1.6.1. Try Yourself basic 초급

단순한 주소를 적어보고, 어떤 요소로 이루어져 있는지 그리고 데이터베이스에 어떤 요소를 저장해야 할지 생각해보십시오.

결과 확인

15.1.6.2. 주소의 구조

주소를 표현하는 요소가 곧 열입니다. 각 열에 저장되는 데이터의 유형이 곧 데이터형입니다. 다음 단계에서 이 개념적인 주소 테이블을 분석해서 어떻게 향상시킬 수 있는지 알아보겠습니다!

15.1.7. 데이터베이스 이론

데이터베이스를 생성하는 과정은 실재 세계의 모형을 생성하는 것입니다. 실재 세계의 개념을 취해서 데이터베이스에 엔티티로서 표현하는 것입니다.

15.1.8. 정규화

데이터베이스의 주요 아이디어 가운데 하나는 데이터의 복제/중복을 피하자는 것입니다. 데이터베이스에서 중복을 제거하는 과정을 정규화라고 합니다.

정규화란 데이터베이스의 구조가 범용 쿼리 및, 데이터 무결성을 잃을 수 있는 바람직하지 않은 특정 특성들 - 인서트, 업데이트, 딜리트 이상 - 을 피하는 데 적합한지 확인하는 체계적인 방법이다. - 위키백과

정규화 ‘서식’에는 서로 다른 유형들이 있습니다.

간단한 예를 살펴보겠습니다.

Table "public.people"

  Column  |          Type          |                Modifiers
----------+------------------------+-----------------------------------------
 id       | integer                | not null default
          |                        | nextval('people_id_seq'::regclass)
          |                        |
 name     | character varying(50)  |
 address  | character varying(200) | not null
 phone_no | character varying      |
Indexes:
 "people_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
select * from people;

id |     name      |           address           |  phone_no
 --+---------------+-----------------------------+-------------
 1 | Tim Sutton    | 3 Buirski Plein, Swellendam | 071 123 123
 2 | Horst Duester | 4 Avenue du Roix, Geneva    | 072 121 122
(2 rows)

동일한 도로명 또는 도시명을 가진 친구들이 많다고 상상해보십시오. 이 데이터가 복제될 때마다 용량을 소비하게 됩니다. 더구나 도시명이 변경될 경우, 데이터베이스를 업데이트하는 데 많은 작업을 해야 합니다.

15.1.9. Try Yourself basic 초급

복제를 줄이고 데이터 구조를 정규화하기 위해 앞의 이론적인 ‘people’ 테이블을 재설계해보십시오.

데이터베이스 정규화에 대해 이곳 에서 더 읽어볼 수 있습니다.

결과 확인

15.1.10. 인덱스

데이터베이스 인덱스란 데이터베이스 테이블에서 데이터 검색 작업의 속도를 향상시키는 데이터 구조이다. - 위키백과

교과서를 읽다가 어떤 개념에 대한 설명을 찾는다고 상상해보십시오 - 그런데 교과서에 색인이 없군요! 여러분은 필요한 정보를 찾을 때까지 표지부터 책 전체를 다시 훑어야 할 겁니다. 책의 끝부분에 있는 색인은 관련 정보가 있는 페이지를 빨리 찾을 수 있게 해줍니다.

create index person_name_idx on people (name);

이제 성명 검색이 빨라질 겁니다.

Table "public.people"

  Column  |          Type          |               Modifiers
----------+------------------------+-----------------------------------------
 id       | integer                | not null default
          |                        | nextval('people_id_seq'::regclass)
          |                        |
 name     | character varying(50)  |
 address  | character varying(200) | not null
 phone_no | character varying      |
Indexes:
 "people_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
 "person_name_idx" btree (name)

15.1.11. 시퀀스

시퀀스란 유일 숫자 생성기입니다. 보통 테이블의 어떤 열을 위한 유일한 식별자를 생성하는 데 쓰입니다.

이 예제에서 id가 시퀀스입니다. 테이블에 레코드가 추가될 때마다 숫자가 증가합니다.

id |     name     |           address           |  phone_no
---+--------------+-----------------------------+-------------
 1 | Tim Sutton   | 3 Buirski Plein, Swellendam | 071 123 123
 2 | Horst Duster | 4 Avenue du Roix, Geneva    | 072 121 122

15.1.12. 엔티티 관계 도표

정규화된 데이터베이스는 일반적으로 많은 관계(테이블)을 가지게 됩니다. 이 관계들 사이의 논리적 의존성을 설계하는 데 엔티티-관계 도표(ER Diagram)를 사용합니다. 이전 단계의 아직 정규화되지 않은 ‘people’ 테이블을 생각해보십시오.

select * from people;

 id |     name     |           address           |  phone_no
----+--------------+-----------------------------+-------------
 1  | Tim Sutton   | 3 Buirski Plein, Swellendam | 071 123 123
 2  | Horst Duster | 4 Avenue du Roix, Geneva    | 072 121 122
(2 rows)

같은 거리에 사는 개인들에 대해 도로명을 반복할 필요가 없도록 이 테이블을 손쉽게 두 테이블로 나눌 수 있습니다.

select * from streets;

 id |     name
----+--------------
 1  | Plein Street
(1 row)

이렇게 하면,

select * from people;

 id |     name     | house_no | street_id |  phone_no
----+--------------+----------+-----------+-------------
  1 | Horst Duster |        4 |         1 | 072 121 122
(1 row)

이 두 테이블을 streets.id 와 people.streets_id 라는 ‘키’를 이용해서 연결할 수 있습니다.

이 두 테이블에 대해 ER 도표를 그린다면 다음과 같이 보일 것입니다.

../../../_images/er-people-streets.png

ER 도표를 통해 ‘일대다’ 관계를 표현할 수 있습니다. 이 예제에서 화살표는 한 도로에 많은 사람이 살 수 있다는 사실을 보여줍니다.

15.1.12.1. Try Yourself moderate 중급

이 ‘people’ 모델에는 아직 몇몇 정규화 문제가 남아 있습니다. 사용자 스스로 더 정규화를 진행시킬 수 있을지 생각해보고, ER 도표로 사용자의 생각을 표현해보십시오.

결과 확인

15.1.13. 제약 조건, 기본 키, 외래 키

데이터베이스 제약 조건은 관계 안에 있는 데이터가 어떻게 데이터가 저장되어야 하는지에 대한 모델러의 시각과 일치하는지 확인하는 데 쓰입니다. 예를 들어 우편번호에 대한 제약 조건으로 1000 과 9999 사이의 숫자만 저장되도록 할 수 있습니다.

기본 키는 레코드를 유일하게 만들어주는 하나 이상의 필드 값입니다. 기본 키를 보통 id라고 하며, 시퀀스인 경우가 대부분입니다.

외래 키는 유일한 레코드를 (해당 테이블의 기본 키를 써서) 다른 테이블에 참조시키는 데 쓰입니다.

ER 도표를 그릴 때, 테이블 사이의 연결은 보통 기본 키와 연결되는 외래 키에 기반하고 있습니다.

이 ‘people’ 예제를 보면, 테이블 정의에서 street 열이 streets 테이블의 기본 키를 참조하는 외래 키라는 사실을 보여주고 있습니다.

Table "public.people"

  Column   |         Type          |  Modifiers
-----------+-----------------------+--------------------------------------
 id        | integer               | not null default
           |                       | nextval('people_id_seq'::regclass)
 name      | character varying(50) |
 house_no  | integer               | not null
 street_id | integer               | not null
 phone_no  | character varying     |
Indexes:
"people_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
Foreign-key constraints:
"people_street_id_fkey" FOREIGN KEY (street_id) REFERENCES streets(id)

15.1.14. 트랜잭션

데이터베이스에서 데이터를 추가, 변경, 삭제할 때 뭔가 문제가 발생해도 데이터베이스는 언제나 양호한 상태로 남아 있어야 합니다. 대부분의 데이터베이스는 트랜잭션 지원이라는 기능을 제공합니다. 트랜잭션은 데이터베이스에 대한 사용자의 수정 작업이 계획대로 되지 않았을 경우 되돌아갈 수 있는 복원 지점을 생성할 수 있게 해줍니다.

사용자가 은행 계좌 시스템을 가지고 있다고 생각해보십시오. 어떤 계좌에서 다른 계좌로 자금을 전송해야 합니다. 이 일련의 단계를 다음과 같이 가정해볼 수 있습니다.

  • 조에게서 R20을 출금

  • 앤에게 R20을 입금

이 과정에서 무언가 (정전 같은) 문제가 생길 경우, 트랜잭션이 이전으로 복원됩니다.

15.1.15. In Conclusion

데이터베이스를 이용하면 간단한 코드 구조를 써서 데이터를 구조화된 방법으로 관리할 수 있습니다.

15.1.16. What’s Next?

이제 데이터베이스가 이론적으로 어떻게 작동하는지 알아봤으니, 지금 배운 이론을 시행할 수 있는 새 데이터베이스를 생성해봅시다.